围护结构方案比选与施工技术
摘要：基坑围护结构施工方案的优选涉及到诸多因素，在这些因素中，有很大一部分因素具有较强的模糊性和不确定性，因此，很难用传统的数学方法来处理。为此，文章针对某地铁车站的复杂的地质条件，提出几种支护方案进行分析比较，选择了“地下连续墙”的支护方案，阐述了该工程使用的地下连续墙施工等关键工序的技术措施，供同行参考。
关键词：围护结构；方案比选；施工技术
中图分类号：TU74 文献标识码： A
一、前言
随着国家经济与科技的不断发展，城市地下建筑技术不断成熟，各种形式的地下建筑工程在大量涌现。围护结构工程无疑是保证基坑地下工程顺利实施开挖的关键。随着地下工程项目的增多，经常遇到深基坑周边条件及地质条件复杂的情况，如果支护方案选择不当或者施工中稍有不慎都会引起周边紧邻原有建筑物的开裂、变形、位移、倾斜，造成重大经济损失。下面以实际工程为例从支护方案选择及施工的角度分析深基坑支护的安全问题，并提出解决办法。
二、工程概况
三、水工地质情况
1、地形地貌及工程地质
本站原始地貌为滨海滩涂，现为填海区、鱼塘区，地形比较平坦，建（构）筑物、市政管线较少，地面高程一般在0.50～7.38m之间，上覆地层主要由海相淤泥、淤泥质粉质粘土、全新统冲洪积软土、粘性土、砂层，上更新统冲洪积软土、粘性土、砂层组成，表层为厚度不大的人工填土，填海区表层人工填土层较厚，填筑材料主要为块石、粘性土及砂砾，局部含有建筑垃圾，下伏基岩主要为燕山期粗粒花岗岩、加里东期混合花岗岩、震旦系变质岩。
2、水文地质
3、不良地质
1）人工填土（石）
工程沿线场地人工填土分布广泛，成分多样，主要成分既有粘性土，也有砂、碎石、块石及淤泥质土等，土质不均，厚度变化大，属较不稳定土体。局部地段分布的杂填土主要成分为建筑垃圾，成分复杂，工程性质差，属对基坑开挖支护不利土层。
2）软土
本工程沿线场地软土主要为第四系全新统海陆交互相沉积（Q4mc）淤泥。
第四系全新统海陆交互相沉积（Q4mc）淤泥广泛分布在沿线滨海滩涂区，饱和，流塑状态，局部软塑状态，厚度0.70～12.80m，平均层厚4.50m，该层具高含水量，高触变性，高压缩性，低强度，自稳能力差的特征，其主要工程地质问题是强度低，易造成不均匀沉降，具震陷性，易出现超挖等。在横向与纵向上对岩土层的均一性有一定的影响。
3）残积土和风化岩
本场区普遍分布有片麻状、条带状混合花岗岩及变粒岩、浅粒岩的残积土和全风化、强风化岩，残积土和全风化岩整体上属松散结构岩土体，饱和状态下开挖松弛形成临空面及受扰动后，易软化变形，强度、承载力降低，渗透性增大，易产生涌泥、涌砂、侧壁失稳，围岩失稳坍塌等危害；强风化片麻状、条带状混合花岗岩及变粒岩、浅粒岩也存在饱和状态下受扰动易软化问题，但程度相对较轻。
4）有害气体
车站范围分布的淤泥，在一定条件下可产生有害气体（主要有H2S，CH4等），威胁作业人员的健康和安全，在软土中施工地下结构应注意做好通风工作。
四、围护结构类型比选
1、围护结构方案比选
根据地铁施工惯用的施工方法，地铁车站深基坑围护结构方案主要有地下连续墙、灌注排桩、人工挖孔桩等，各围护结构方案比较见表4.1-1。
围护结构类型比较表 表4.1-1
复合土钉墙支护适用于场地周边条件开阔，可以基坑外降水的工程，本工程淤泥厚度大不适用。
人工挖孔桩施工危险性较大，根据广东省相关规定，一本工程淤泥层较厚不宜使用。
套管咬合桩施工工艺较复杂，在施工机具、施工精度、混凝土配合比要求较高。本站基坑较深，结合深圳地区的地铁深基坑工程经验，不推荐套管咬合桩。
钻孔灌注桩需设置桩间止水旋喷桩。但本工程淤泥层较厚，且基坑较深，对止水作业要求较高，风险较大，本工程不推荐采用此方案。
地下连续墙适用于复杂施工环境和多种地质条件，整体性、抗渗性较好，本工程淤泥层较厚，结合地质条件及深圳地区的深基坑工程经验，故本工程采用地下连续墙的围护结构方案。为方便盾构进出洞和施工按安全，在盾构施工影响范围的地下连续墙钢筋采用玻璃纤维筋。本站（底板下翻梁、积水井等）小边坡采用放坡+钢花管注浆复合土钉墙支护。
初勘资料揭示本场地有填碎（块）石层，该层对地下连续墙成槽影响较大。若该层埋深浅、厚度薄，可采用放坡换填的方式处理后再进行围护结构施工。若埋深深，厚度大，则采用冲锤辅助成槽。 2 支护体系计算图式与荷载
图4.1-1围护结构计算图式
围护结构受力计算模拟施工全过程，按荷载“增量法”原理进行。围护结构内力按弹性地基杆系有限元法计算分析，模拟开挖、支撑、换撑的实际施工过程，基坑外侧土压力按朗肯主动土压力计算，对粘性土地层采用水土合算，对砂性土地层采用水土分算。开挖面以下用一组弹簧模拟地层水平抗力。本基坑采用理正深基坑5.3计算软件（FSPW5.3）计算，计算中考虑预加轴力。计算图式见图4.1-1。
计算时，其荷载主要有以下几种：
① 结构自重：钢筋混凝土自重按25kN/m3。
② 水土侧压力：施工阶段按朗肯主动土压力进行计算，对粘性土地层采用水土合算，对砂性土地层采用水土分算。
3 计算结果及分析（内力与位移）
本站范围内地质较差，基坑深度范围内有较厚淤泥层，由于本站底板均位于砂质粘性土层，经计算分析和工程类比，围护结构嵌入深度均为7m。
图4.1-3标准段施工阶段计算结果内力包络图
根据计算分析结果，在标准段本车站围护结构采用1000mm地下连续墙，竖向设置三道支撑，其中第
一、二道支撑采用钢筋混凝土支撑，第三道支撑采用直径609mm钢管支撑是安全、经济的，可以满足基坑开挖变形要求。
五、施工的关键技术
1、导墙
导墙顶面高出地面0.1m，防止周围的散水流入槽段内。
2、泥浆制备与管理
泥浆在地下连续墙成槽过程中起到护壁作用，泥浆护壁是地下连续墙施工的基础，其质量好坏直接影响到地下连续墙的质量与施工安全，泥浆是保证地下连续墙成槽质量的关键控制因素。
泥浆储存采用埋入式钢筋混凝土泥浆池储存，新拌制泥浆应贮存24h以上或加分散剂使膨润土充分水化后方可使用。泥浆循环采用3LM型泥浆泵输送，4PL型泥浆泵回收，由泥浆泵和软管组成泥浆循环管路。泥浆使用一个循环之后，要对泥浆经过土碴分离筛、沉淀池、旋流除碴器、双层振动筛多级分离净化，进行分离净化，尽可能提高泥浆的重复使用率。
3、机械选型
地下连续墙成槽精度要求高，施工中采用2台BAUER GB-40型液压抓斗成槽机，成槽垂直度由成槽机自带的垂直度显示仪及垂直度修正块进行控制，以满足设计精度要求.
4、地下连续墙接头处理
本工程地下连续墙之间接头采用工字形型钢刚性接头，工字钢接头的拼接钢板与先行槽段钢筋焊接，后续槽段可设置接头钢筋深入到接头的拼接钢板区。
六、结束语
该工程结合现场实际、地下水情况、各地质情况，经过支护方案优选，最终选择了“地下连续墙”的支护方案，通过地下连续墙施工关键技术的应用，达到了对周边土体的主动加固及止水的目的，具有安全性、经济性、对周边环境影响小的优点。基坑监控结果显示：在整个基坑支护施工过程中，基坑变形观测值均在规范允许范围内。说明本工程选择的支护方案和采取的施工关键技术是合理的、可靠的。