李真
中铁第五勘察设计院集团有限公司东北分院 哈尔滨
摘要：本文以哈尔滨地铁2号线某站基坑设计为例，对地铁围护结构的设计进行探讨，通过现场监测数据与理论计算结果做对比分析，进而验证基坑围护结构方案设计的合理性与安全性。对哈尔滨岗阜状平原地区类似工程具有借鉴意义。
关键词：地铁车站 明挖基坑 围护结构 监测
一、引言
地铁建设场地往往为各大城市的城区，周边建（构）物众多，城市主要管线也比较密集。如何保证周边环境的安全，确保地铁工程顺利进行，是地铁基坑设计不可避免的问题。
二、工程概况
哈尔滨市地铁2号线工程某站，车站总长253.8m，宽19.9m，地下两层单柱双跨结构，沿哈尔滨市主干道布设，明挖法施工段顶板覆土约4m，基坑深度约20.3~20.7m。车站位于岗阜状平原地貌单元，穿越地层主要为杂填土、粉质粘土和细中砂。稳定水位埋深19.2m，进入车站主体结构范围内，基本位于结构底板上顶面。周边建筑物距离车站基坑约10~12m，车站主体上方管线迁改后毗邻基坑。
三、明挖基坑围护结构的选定
围护结构设计一般遵循“安全、经济、方便施工”的方针，并综合场地工程地质及水文地质条件、环境条件、开挖深度、施工方法、工期、工程造价、地区常用的围护结构型式等因素，在多方案比选的基础上选择最适合本工程的围护结构方案。
结合全国围护结构选型，归纳各类围护结构的特点，见表1：
土钉墙土钉墙施工设备简单，施工效率高，施工不需单独占用场地，对现场狭小，放坡困难，有相邻建筑物时显示其优越性，施工噪音、振动小。造价较低。对后续邻近工程可能有一定影响一般适用土层较好，周围场地开阔，无重要建筑物，基坑较浅的基坑，出入口敞口段较为常见
放坡施工简单开挖速度快，造价较低。回填土方量大一般适用土层较好与周围场地开阔，无重要建筑物，基坑较浅的基坑，出入口敞口段较为常见
通过表1分析可知，由于站区范围内地质较好，地下水位较低，水位位于开挖基坑底以上1m左右，采取坑内降水的措施保证坑底无水施工，主体围护结构采用钻孔灌注桩+内支撑形式。
四、围护结构体系计算
由于周边建（构）物及管线毗邻基坑，为了尽量较小基坑工程对周边环境的影响，因此加强了基坑围护措施，围护结构体系采用Φ1000@1400钻孔灌注桩，基坑纵向采用4+1道钢支撑（φ609，t=16mm）。
采用理正深基坑有限元计算软件对基坑进行计算分析，
1、计算简图
根据基坑保护等级的划分，钻孔桩最大变形为16.41mm≤0.14%H=28.98mm，满足一级基坑的环境保护要求。基坑的整体稳定计算、抗隆起计算、抗倾覆计算均满足规范要求。
五、施工时遇见的问题及解决措施
1、由于哈尔滨老城区存在地下人防结构，在设计阶段及正式施工前，均对建设场区进行了调查，还到哈尔滨市人防办进行了咨询与查阅，均未在拟建场区发现地下人防工程。但在施作车站南侧B102号钻孔灌注桩时，发现红色砖块，浇筑混凝土时桩体发生严重超灌现象，单根桩体混凝土量达到了70立方米。基于此现象的发生，现场立刻停止施工，并分析形成原因。通过人工下入钻孔发下在地面下8.5m处存在废弃防空洞。
图3 地下人防空洞
为了保证围护桩顺利施工，采取桩外设置钢护壁的处理方案，即在围护桩钻孔时，在对应防空洞位置设置三节3m高、壁厚10mm的钢套筒，套筒高度共计9米，以达到隔离防空洞、保护钻孔桩护壁稳定的作用，防止塌孔。另在基坑开挖时，开挖至防空洞标高时，对桩体背后防空洞进行回填处理，保证基坑工程及周边环境安全。
2、在基坑开挖时，地面沉降、桩体水平位移、钢支撑轴力等监测项目均发生过报警，经现场探查后，分析其报警原因主要有以下几点：1）、坑边存在堆载现象，未按设计要求执行；2）存在钢支撑架设不及时现 象，未按设计要求执行；3）基坑开挖至坑底标高时，基坑外侧进行了端头加固，由于施工机械荷载及旋喷桩加固时产生的侧向压力，增大了坑边荷载，未按设计要求执行。
针对现场产生问题，提出以下解决方案：1）尽快移除坑边堆放物，消除坑边附加荷载；2）架设未及时安装的钢支撑，确保基坑受力体系稳定；3）停止车站端头加固施工，进而减小坑边附加荷载，待车站结构完成后再行施工；4）后续施工中，严禁超挖，严格按照设计图纸施工；5）加强基坑监测，及时向各方反馈数据；6）加强现场管控，加强施工管理。
六、基坑监测数据及时反馈
在地铁车站基坑围护结构施工中，施工单位由于种种原因，往往会出现施工进度过快，未按设计要求施工的情况，其结果往往会给地铁基坑工程带来重大的安全隐患。基坑监测对于地铁车站基坑工程具有重要的保障作用，其主要原因在于监测所得的数据是工程实施过程中基坑围护体系各部位受力的最直接的体现，反应了基坑开挖过程中各阶段真实受力的情况，及时监测，及时反馈数据，保证地铁基坑工程安全顺利的开展。因此，监测单位必须要落实自身的职责，及时监测及时反馈；同时，施工、第三方监测、监理、设计等单位要加强配合与沟通，做到动态监测，动态设计，及时及早地发现施工过程中存在的安全隐患，及时处理解决，保证工程安全。
七、结语
在地铁车站基坑设计中，设计人员要从场区水位地质、周边环境、基坑自身特点等角度出发，充分考虑多种因素，选定最佳的围护结构设计方案。现该站明挖基坑已大部分封顶，施工过程中虽然遇见突发情况，产生警情，但是基坑各监测项目数据均在设计控制值范围内，围护结构方案安全可靠，可为哈尔滨岗阜状平原地区类似工程提供可靠的工程经验。
参考文献：
[1]廖国兴.地铁车站基坑开挖围护结构与施工技术研究[J].城市建设理论研究,2015
[2]施仲衡. 地下铁道设计与施工[M].西安：陕西科学技术出版社，2006
论文作者:李真
论文发表刊物:《防护工程》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/25
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