《地铁主变电站与车站基坑围护结构分析》.doc

摘 要：在明挖地铁车站和主变电站施工中，通常采用的围护结构形式有地下连续墙、钻孔桩+止水帷幕、工法桩等3种形式，在详细介绍3种结构形式施工方法的基础上，以苏州地铁一号线中3种围护结构的应用为例，从施工质量、进度、难易程度、工程造价、环境影响等多个方面对3种围护结构进行综合比较分析，对类似工程的设计和施工提供了一定的借鉴。 关键词：地铁车站；主变电站；明挖法；围护结构；施工 在城市建设日益发展的要求下，地铁作为地下一种交通运输方式，以它快速、便捷、安全等优点，为缓解城市交通压力发挥了巨大的作用[1-2]。地铁车站和主变电站的施工方法，一般情况下，采用明挖、暗挖、盖挖3种方式，而采用围护结构进行明挖法施工是目前我国地铁车站采用最为广泛的一种施工方法[3]。地铁的基坑工程有两大特点：一是周边环境敏感；二是必须确保安全。大部分地铁基坑工程周边都分布有对沉降敏感的建构筑物、管线等，与此同时，它又常处于交通要道，地面荷载的不确定性较大。一旦发生事故，后果不可设想。我国个别城市在这方面已有深刻的教训。但是，我们不得不考虑，大多数地铁基坑的支护工程均为临时支护结构，投资太大又会造成浪费，因此，如何在确保安全的前提下，选择合理的支护结构形式，显得尤为重要。本文结合作者在苏州地铁参建的多个地铁基坑工程，来重点认识3种常用围护结构的优缺点，及地下连续墙、钻孔桩+止水帷幕、工法桩。 1 3种围护结构主要施工方法分析 1.1地下连续墙围护结构 地下连续墙施工前，首先浇筑导墙，导墙的目的是存贮泥浆，并起到导向的作用，因此，导墙的垂直度要求较高。连续墙开挖采用成槽机成槽，泥浆护壁施工，在成槽过程中，根据成槽进度及时进行钢筋笼制作，在刷壁、清孔完成后，及时吊放钢筋笼，下放导管，浇筑混凝土。连续墙施工工艺流程见图1。连续墙主要适合饱和水砂层、淤泥质土等软弱地质情况[4]，苏州地铁主体围护结构采用地下连续墙较多。一般情况下，连续墙的厚度在600～1 000 mm之间，最厚的也可达到1 200 mm。地下连续墙在水利工程中应用较为广泛，由于其止水效果好，强度高，是一种最强的支护形式，对周边环境要求较高的、深大、地质条件差的基坑较为适用，但其施工工艺复杂，设备需专门配套，造价较高。 1.2 SMW 工法桩围护SMW工法围护桩施工是用三轴搅拌桩机按设计位置对土层实施搅拌后，喷射出按一定配合比的水泥浆液与地基土一起反复搅拌，成柱桩样水泥土混合体，并保证相临柱桩样混合体间重叠搭接施工，然后在水泥土混合体尚未硬化之前插入H型（多数为H型钢，亦有插入拉森式钢板桩、钢管等）钢作为其加劲材料，形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的形似墙体的一种劲性复合围护结构，将防渗挡水与承受荷载结合起来[5]。这种支护形式对粘土和粉细砂最为有效，在一定条件下可替代地下连续墙，如果H型钢等受拉材料能够成功回收，则费用低于地下连续墙。SMW围护结构施工主要包括导墙施工、桩机定位、搅拌施工、水泥浆制作、型钢的插入与拔除等工序。这种围护结构形式在10 m以内的浅基坑中具有较强的技术优势，因此在附属结构等开挖深度较浅的结构中应用较多，苏州地铁中部分附属结构采用该种围护结构形式。 1.3钻孔桩+止水帷幕结构 该种形式的围护结构原理是采用钻孔桩作为主要的挡土结构，止水帷幕作为主要的挡水结构，一般除了钻孔桩外，还有人工挖孔桩、或旋挖桩等多种桩的形式，而止水帷幕有旋喷桩、搅拌桩等形式。它的施工工序是先进行钻孔桩施工，待钻孔桩达到设计强度后进行止水帷幕施工，施工方法较为简单。钻孔灌注桩应用较为普遍，也适用于大多数地层，在我国已得到广泛的应用。基坑工程的深度在7~15 m最为合适，在我国北方土质较好地区，已有8~9 m的臂桩围护墙[6]。钻孔灌注桩的特点是：墙身强度高，刚度大，支护稳定性好，变形小，无噪声等环境公害，施工时无振动，对周围环境影响小；它也是一种较为灵活的支护结构形式，大多数地层均适用，但在卵石和砂砾石中由于施工困难，应在充分论证的基础上采用。它的缺点是桩间缝隙易造成水土流失，还需要同时配备一定的挡水措施。苏州地铁中部分主体结构和附属结构采用该种围护结构形式。 2 3种围护结构优缺点分析 3种常见围护结构从工程质量、施工进度、施工风险、工程造价、对环境的影响等多个方面，各有千秋，逐一分析如下。 2.1施工质量 连续墙作为挡土兼挡水结构，具有较大的强度和刚度，对于基坑的稳定比其他的围护结构而言较好，而且连续墙施工工艺成熟，施工质量容易保证，接头处一般采用锁口管或工字钢形式，防水效果较好。在质量控制较好的情况下，基坑开挖后可达到不渗漏水的程度，这是其他围护结构较难达到的，图2为苏州地铁汾湖路站开挖后的连续墙照片，基本无渗漏