地铁站基坑围护工程关键技术研究

金 大 勇

(辽宁省冶金地质勘查局四0二队，辽宁 鞍山 114000)

地铁站基坑围护工程关键技术研究

金 大 勇

(辽宁省冶金地质勘查局四0二队，辽宁 鞍山 114000)

为了研究地铁车站基坑开挖稳定性，以地铁站基坑围护工程为研究对象，在工程地质勘察的基础上，对其进行工程地质评价，并针对基坑施工围护从支护、降水、周围管线影响及气候降水影响等方面提出了建议，并对抗浮做出了评价。

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0 引言

随着科学技术发展,基坑围护技术也不断改进创新,围护效果也越来越好。目前基坑维护手段多种多样,但都受到技术、工程条件、经济成本等因素不同程度的制约[1，2]。选取哪一种或者联合几种围护方案会更加高效、节约是需要关注的问题，本研究结合沈阳某地铁站基坑实际情况，从基坑支护、降水、周围管线及气候降水等影响方面进行分析，对基坑围护技术提供了相关建议，便于为类似工程提供借鉴。

1 工程地质概况

沈阳某地铁工程走向沿着黄河大街到泰山路，穿越北站沿惠工街等直至环城高速。该条线路正线全长18.9 km，全线所有车站均采用地下车站。

1.1 地形地貌

本区间勘察场地地形平坦，经过对该区域地质详细勘察得知，该线路区间内单元地貌为第四系浑河高漫滩及古河道。 地面高差在0.8左右，标高在43.1 m～44.0 m之间变化。

1.2 地基土的构成及特点

经过岩土勘察发现，在勘探范围内，主要分布为第四系全新统和更新统粘性土、砂类土及碎石类土。根据土层成因、形成年代以及岩性，进行相关勘探记录，通过室内土工试验结合原位岩土工程勘察测试确定土层性质。

1.3 水文地质条件

该线路所经区段地下水主要为第四系松散岩类孔隙潜水，主要含水层深度在32.4 m～33.8 m变化，存在于砂砾石和圆砾层中。现场抽水试验表明，单井单位涌水量759.27 m3/(d·m)，属水量丰富区。勘察期间水位埋深7.00 m～8.60 m。根据本地区资料显示，地下水位变化规律为：一年有两次突升变化。第一次突升在5月份，由于大伙房水库的大放水。第二次突升在7月末～8月初，为当地汛期，地下水位较高。其他期间地下水位则较低，其变化幅度在2 m左右。地下水位的变化受开采和补给影响也较为明显，开采量大于补给，则地下水位下降，开采量小于补给量，则地下水位上升。经测试表明，地下水位以上对于混凝土结构无腐蚀性，对钢筋、钢结构也无腐蚀性。

2 地基土的持力层选择

本工程结构底板埋深9 m，根据勘察得知结构底板所处各层均可作为天然地基持力层。在设计时要充分考虑不同土层层位、岩层性质、持力层力学性能差异性。

根据原位测试、土工试验成果结合地区经验确定各层的重力密度γ、内聚力C、内摩擦角标准值φ、压缩模量Es0.1-0.2、地基承载力标准值fk，如表1所示。

表1 各层主要物理力学参数

3 基坑围护方案建议

3.1 基坑支护

本工点采用明挖法施工，考虑工程地质条件制约，周围可用场地较大，可采用局部支护并进行放坡开挖基坑。施工结构底板埋深为地下9 m，可以选择基坑的支护方式为基坑内支撑排桩支护体系，桩体可选用钻孔灌注桩。也可以选择地下连续墙，设计过程中要进行考虑其稳定性及变形要求，并且考虑施工过程中的机械工程施工、车辆动荷载扰动及周边建筑物管线等对支护体系影响。

基坑支护各土层的设计参数γ，C，φ值应根据实际受力条件按前述推荐值采用。各层砂类土、碎石类土的内摩擦角标准值φk是根据土工试验成果及各层土的重型动力触探击数根据DB 21—907—2005建筑地基基础技术规范确定的。

当施工条件允许局部可放坡开挖时，①层杂填土、③-1层粉质粘土开挖边坡坡度(高宽比)允许值可按表2采用，其他砂和圆砾层的坡度根据当地经验按自然休止角确定。

表2 基坑开挖边坡坡度(高宽比)允许值

基坑开挖和支撑的施工技术要点是：按一定长度分段开挖和浇筑结构，在每段开挖中再分层、每层分小段地开挖和支撑，随挖随撑，施加支撑预应力，完成每小段的开挖和支撑的施工时间限制在一定范围之内。

3.2 基坑降水

本工点结构底板埋深9 m，基坑开挖深度较大，勘察期间地下水稳定水位埋深7.00 m～8.60 m，基坑降水深度为2 m～3 m，应注意防止出现流土以及管涌现象，宜采用基坑内降水。当支护结构采用地下连续墙时，地下连续墙可兼作隔水帷幕；当支护结构采用排桩时，可采用水泥土类隔水帷幕。根据场地水文地质，适宜采用管井井点降水方案，将水位降至基坑底面标高下1.00 m处。

在基坑开挖施工过程中进行地下水位降水时需密切监控周围土体变形、基坑支护结构变形以及周围建筑物变形倾斜值，并定期绘制变形曲线，若超出容许值必须立即停止施工，采取相应控制措施，避免出现基坑事故。另外，施工过程中要做好地下构筑物、管线的调查工作，并对其进行充分防护。

3.3 抗浮评价

由于结构底板埋深位于地下水位之上，近年来地下水位又有上升的趋势，因此设计时应考虑上浮问题，按不利条件考虑，抗浮水位可按42 m采用。必要时采用抗拔桩，确保抗浮稳定性。抗拔桩设计参数可按规范中桩基设计参数采用，抗拔系数λ可采用0.50。

3.4 施工中应注意的问题

1)在降水时需要考虑降水引起的地面以及周围建筑物的附加变形。

2)基坑周围土体渗透系数较大，在大开挖深度情况下要对周围围护结构进行防水处理，防止施工过程中产生流沙、管涌等破坏事故，确保支护结构稳定。

3)基坑施工、降水进行时，密切对周围建筑物、地下管线以及基坑围护结构进行实施监测，要高频率监测，确保达到信息反馈及时，为工程顺利进行提供保障。

4)该基坑在初期设计时要充分估计由于管线渗漏所形成的上层滞水影响。

5)建筑周围的地下建筑物基础、地下构筑物的资料。

本工点位于绿化带中，周边影响范围内除了地下管线及浑南大街外，无其他建筑物。

3.5 基坑施工建议

1)可以选择基坑的支护方式为基坑内支撑排桩支护体系，桩体可选用钻孔灌注桩。也可以选择地下连续墙，设计过程中要进行考虑其稳定性及变形要求。

2)适宜采用管井井点降水方案，将水位降至基坑底面标高下1.00 m处。

3)基坑周围尽量不要行走车辆、荷载扰动及其他水体排放，以减少对围护体系的不良影响。基坑施工过程中注意排水对基坑变形影响，实时对周围建筑物、坑周桩体、地表沉陷变形监测，如发现变形过量要及时汇报、暂停施工，采取应对措施之后再恢复施工。

4)由于场地处于浑河冲洪积扇上，局部地层可能变化较大，且本次勘察由于受地下管网及地上现有建筑物的影响，导致个别孔间距较大，建议施工过程中发现异常时进行施工勘察，以便进一步查明地层分布及变化规律。

5)勘察场地地下管网非常复杂，为保证施工安全，建议对沿线地下管线进一步探测和落实。

6)由于受气候、降雨量等自然因素及周边企、事业供水井间歇抽水的影响，地下水位随时间变化较大，水文地质参数也会产生一定的变化，建议在降水施工前的适当时机，选择合适位置补充干扰井抽水试验及回灌井试验，以便准确测求施工时的水文地质参数。

4 结语

1)该基坑场地平坦，地质条件较好，但地下水位较高，土体渗透性大，设计施工中要充分考虑地下水对基坑稳定性影响。2)本工点结构底板埋深9 m，底板处各层均可作为天然地基持力层。3)从基坑支护、降水、周围管线影响及气候降水影响等方面，对基坑施工提出了建议，并对抗浮做出了评价。

[1] 张淑坤，张向东，李永靖，等.深水基础组合桩围护体系设计与应急处理技术[J].中国安全生产科学技术，2014，10(7):130-134.

[2] 朱培男.某深水基坑开挖支护方案研究[J].山西建筑，2014，40(25)：93-94.

Research on key techniques of foundation pit engineering of subway station

Jin Dayong

(LiaoningMetallurgicalGeologicalExplorationBureau402Team,Anshan114000,China)

In order to study the stability of the excavation of foundation pit of subway station, take the subway station foundation pit project as the research object, based on the engineering geology investigation, make the engineering geological evaluation on it, and the suggestion for the construction of foundation pit from support, precipitation, and the effect of climate, rainfall and the pipeline around was proposed, and made the evaluation of anti floating.

subway station, survey, suggestions, evaluation

2015-01-20

金大勇(1978- )，男，工程师

1009-6825(2015)10-0052-02

TU413.6

A