摘要：地铁车站围护结构的选型往往是建设地铁的关键环节，本文结合不同地区工程实例，选取具有代表性的地质，分析得出地质水文条件、周边环境条件、基坑深度、施工工艺等是影响地铁车站围护结构选型的重要因素，并提出了确定围护结构选型的策略，为地铁结构设计师提供一定的经验和借鉴。
关键词：地铁；围护结构；影响因素
引言
随着近几年地铁建设的不断发展，基坑围护结构的型式也在不断发展，逐渐成熟，纵观全国各地，基本都形成了适合当地的一套施工体系。基坑围护结构的选型直接影响到整个工程的造价、工期、施工难易度，所以合理的选择围护型式至关重要。本文综合阐述影响地铁基坑围护结构选型的因素，并提出引入信息化监测来确定当地围护结构选型的最优方案，为结构设计师提供参考。
1 地铁车站围护结构选型的影响因素
1.1 地质水文条件对围护结构选型的影响
地质水文条件是地铁设计中最关键的影响因素，往往地层的好坏，地下水位的高低和地下水的含量多少决定了基坑围护结构的选型。哈尔滨松花江河漫滩的地质主要由填土、粉质黏土、淤泥质黏土和粉细砂组成，地下水位浅且水量丰富[1]，地下水对明挖基坑侧壁易产生渗透，需要止水效果好、刚度大、受力体系好的围护型式，综合考虑河漫滩地质条件，选用地下连续墙+内支撑的型式较合适。兰州地区地质以湿陷性黄土为主，主要由填土、黄土或黄土状粉土、卵砾石层和泥岩层组成，水文地质情况复杂[2]，该地层的黄土遇水强度迅速降低，还会产生附加下沉，卵石层常夹杂砂，这种地层主要是控制地表沉降，从抗渗止水、受力及经济性方面考虑，湿陷性黄土地区采用钢筋混凝土排桩+内支撑的围护型式较好。成都地区地质以砂卵石为主，主要由填土、黏性土、砂卵石、泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩组成，地下水位较高[3]，砂卵石地层相对软土地层条件较好，有利于明挖施工，从施工难易度和经济性考虑，砂卵石地层采用旋挖桩+内支撑的围护型式较好。杭州地区车站主体围护结构主要采用钻孔灌注桩+止水帷幕型式，适用于粘性土、淤泥质土、砂土等软土地层，附属围护主要采用SMW工法桩，此工法具有施工速度快和造价低的特点，型钢可回收重复利用，但在饱和粉土和粉砂层效果较差[4]。综上所述，地质水文条件是围护结构选型考虑的关键因素。
1.2 周边环境条件对围护结构选型的影响
周边环境对地铁车站围护结构的选型影响较大。第一，站位周边场地空间的影响；例如地铁车站位于人口密集的市区，有时受场地的限制小于3米的浅基坑往往也没有放坡的条件，而不得不采用钢板桩等围护型式。第二，周边建构筑物的影响，包括房屋、桥梁、高压电塔、河流等；例如广州5号线东延段保盈大道站初步设计方案研究时，受地块征地借地影响，车站主体施工位于220kV高压线下，若整个主体围护结构在高压线下施工，不仅风险大、造价高，而且受高压线下净空的影响围护结构选型也受到限制。第三，交通疏解和管线迁改的影响，某些车站上方的管线没有条件迁改，或是迁改代价高，亦或是交通疏解不满足要求，围护结构型式采用明挖则不合适，此时就需要采用暗挖或者是顶管施工来满足周边环境条件。综上所述，选择车站围护结构型式时，要首先调查清楚车站周边的环境条件。
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1.3 基坑深度对围护结构选型的影响
围护结构型式对基坑深度都有各自的适用性，一般而言，基坑深度大于20米时，优先考虑采用地下连续墙+内支撑，桩+内支撑，锚桩型式；当基坑深度位于10~20米之间，优先考虑采用地下连续墙+内支撑，桩+内支撑，锚桩，桩+锚索型式等；当基坑深度位于3~10时，优先考虑采用喷锚支护，土钉墙，钢板桩等；当基坑小于3米时，有条件优先考虑采用放坡。综上所述，地铁车站主体和附属可根据基坑深度灵活选择合适的围护结构型式。
1.4 新工艺对围护结构选型的影响
随着技术的发展，围护结构施工工艺也在不断发展，某些工程原本采用地连墙施工，但受施工工期的影响，需要在较短时间内完工，此时需要一种更先进的工艺来代替。例如现在新发明的灌注桩列式地连墙、PHC管桩作为锚桩的支护方法，不仅比地连墙施工速度快，还缩短了工期，比地连墙的造价节约20%左右，目前在某港池码头修复工程中已应用成功。
2 地铁车站围护结构选型的策略
2.1 以信息技术为支持，建立系统监测网络
针对新建地铁的城市，在没有相关工程案例参考时，为确保施工安全，选择适合当时的围护结构型式，有必要在地铁车站围护结构选型过程中发挥信息技术的应用价值，应用数字技术、GIS、云计算等，构建系统化的监测网络，以基坑和周边环境为对象，实施全方位、系统化、动态化的监测，以监测数据为支持，对地铁车站围护结构施工进行科学指导，促进信息化施工的顺利落实。通过监测数据，分析得出围护结构需要加强的部位，或是围护结构采用的偏于保守，有优化的空间。在强大的数据支持下，最终选择性价比较高的围护型式。
2.2 明确相关规范和具体标准，保证监控预警的有效性
在应用系统监测网络对地铁车站围护结构实施监测的过程中，必须要严格依照相关规范和标准进行监测。例如建筑物整体变形或地面沉降等超出极限值的80%，或者数据存在异常情况，需及时预警，对监测频率进行有效加密，设计人员应根据现场情况加强围护结构型式，保证各项指标正常，若整个基坑预警次数较多，则说明围护结构型式需要优化调整。通过有效的监测数据和一定数量的工程实例，逐渐会形成适合当地的一套围护结构型式做法。
3 结束语
通过全国各地区地铁车站围护施工案例的分析，得出影响地铁车站围护结构选型的主要因素有地质水文条件、周边环境条件、基坑深度、新工艺等，除此之外还受施工工期、工程造价、施工单位设备条件等因素的影响。因此，在选择基坑围护型式时，不仅要考虑以上因素，还应以信息技术为支持，建立系统监测网络，保证监控预警的有效性，选择出性价比高的围护结构型式。
参考文献：
[1] 孔洋，史天龙等．哈尔滨某地铁车站深基坑围护结构选型与风险控制研究［J］．建筑结构，2017，47（增刊）：1112-1117．
[2] 郭楠，陈正汉，杨校辉等．兰州地铁深基坑围护结构选型分析[J]．水利与建筑工程学报，2015，13（6）：65-69.
[3] 于丽，王明年．成都地区砂卵石地层深基坑围护结构选型［J］．四川建筑科学研究，2015，41（6）：49-52．
[4] 段坚堤．长沙南湖路湘江隧道岸上段基坑围护结构选型分析［J］．隧道建设，2014，34（4）：324-330．
论文作者:任志国
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/23
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