摘要：依托徐州轨道交通3号线车站主体基坑设计的案例，针对岩土二元地层的工程地质特点，分析不同支护结构的使用条件和优缺点，确定安全、经济、合理的支护方案。
关键词：岩土二元地层；车站；围护结构；
0引言
21世纪以来，地铁在优化城市空间结构、缓解城市交通拥挤、保护环境等方面慢慢显示出其突出的作用，已逐渐成为各城市解决上述问题的重要选择。近年来，国内各城市纷纷上马地铁建设项目。伴随着国内大规模的地铁建设浪潮，建设各方面对的是日益复杂的地质条件和建设环境。在地铁建设中，支护结构设计工程投入高、关乎基坑安全、而收到越来越多的重视。本文对岩土二元地层中地铁车站基坑支护设计做了深入总结和思考，以期为后续类似工程提供有益借鉴。
1 工程概况
徐州某站为地铁3号线与4号线换乘站，两站采用T型节点换乘方式。3号线车站位于北京北路与黄河路交叉口东北象限，沿北京北路东侧呈南北向布置，为地下三层14m宽岛式站台车站，车站结构长187.5m，结构宽22.9~27.1m，主体基坑开挖深度22.9~26.1m。车站东侧为中石化培训楼（3F），南侧为军用铁路，西侧为北京北路，北侧为东良小区住宅楼（5F、6F）。4号线车站为地下两层14m宽岛式站台车站，规划远期实施。
车站场地自上而下各岩土层及地层物理力学参数如下表：
表1 场地岩土层及地层物理力学参数表
本车站范围内无地表水体，地下水为填土中的上层滞水、基岩裂隙水上层滞水：水位动态变化较大，分布不连续，水量较小。
基岩裂隙水：受岩体破碎程度、节理裂隙发育程度及溶洞大小等控制，水量变化较大。
2 基坑安全等级和控制标准
车站周边分布有军用铁路、国道北京北路、三层中石化培训楼、5~6层居民住宅等，环境变形控制要求高；本站基坑开挖深度22.9~26.1m，挖深大；综合界定车站支护结构的安全等级为一级[1]。
3 支护方案比选分析
地铁车站常用支护型式为地连墙、钻孔桩（深桩、吊脚桩）、SMW工法桩。
地连墙工程特点：施工时对周边环境影响小，能够紧邻建筑物和地下管线施工；墙身刚度大、强度高、整体性好，结构和地基变形都较小，可用于重要地区特殊工程及超深基坑；现场浇筑，可根据需要形成直线、折线、T型等特殊结构；可结合逆作法施工，作为主体结构的一部分；施工工艺较为复杂，对施工机具要求高；相对其他支护型式，造价昂贵。
钻孔桩工程特点：无挤土现象，对周围环境影响小；桩身强度高、刚度大，支护稳定性好，变形小；桩间缝隙易造成水土流失，需根据工程条件设置止水帷幕；适用于各种地层，但砂砾层和卵石施工较困难；桩与桩间主要通过桩顶冠梁和围檩连成整体，相对整体性差。吊脚桩[2]属钻孔桩的一种，适用于上软下硬地层，特别在土岩结合地层应用较多，吊脚桩一般用于上部土层支护，桩底嵌固于稳定岩层，下部岩层采用放坡+喷锚支护。
SMW工法桩工程特点：轻微挤土，结构刚度、强度相对以上地墙和钻孔桩小，控制变形能力相对较弱；挡水防渗性能好，不必另设挡水帷幕；适用于填土、淤泥质土、黏性土、粉土、砂性土和饱和黄土等地层，硬塑黏土及岩层不宜采用，常用于地下一层基坑。
支护结构设计基本要求为安全可靠、经济合理、技术可行[3]，其中首要为确保基坑工程本体及周边环境安全；其次为工程造价低，尽可能降低费用；再次为可便利实施，施工工艺简单、成熟。
车站主体基坑最大挖深26m，周边分布有铁路、河流、国道及多层建筑物，环境复杂，基坑变形控制要求严格，支护结构要求刚度大、强度高，可有效控制变形；分析地连墙、钻孔桩、SMW工法桩环境影响程度、刚度、强度和控制变形能力，可采用地连墙、钻孔桩，不宜采用SMW工法桩。
场地上部土层为强透水性填土和不透水黏土，土层厚度6~8m；下伏基岩厚度15~20m；车站开挖范围土层深度小，岩层深度大；支护结构在上部土层需考虑止水设计，故如采用钻孔桩，需设置止水帷幕，地连墙和SMW工法桩具止水效果，无需额外设计止水；下部岩层范围内搅拌桩成孔困难，SMW工法桩不具实施性；钻孔桩可采用回旋钻机、全套管钻机成桩，地连墙可采用双轮铣槽机、垂直多头回转钻机成墙[4]，鉴于基坑所处城市市区区位及周边建筑物、铁路等环境，不建议采用冲击钻机对钻孔桩和地连墙成桩。
场地岩层抗压强度8~29MPa，属软质岩[5]，中风化岩层夹存强风化岩，中风化性质稳定，强风化岩层性质不稳定，遇水崩解；上部吊脚桩嵌固在崩解岩层，可能无法提供足够嵌固力，发生踢脚滑移；下部放坡+喷锚段遇崩解岩层，岩壁可能发生滑塌；不稳定岩层采用吊脚桩，存在较大安全隐患。
分析地连墙、钻孔桩、SMW工法桩造价对钻孔桩（深桩、吊脚桩）、地连墙进行经济性对比，详见下表。
表2 地连墙 钻孔桩 SMW工法桩工程造价对比表
由上表可知，各支护方案造价高低为：地连墙最高，围护桩次之，SMW
工法桩最低。
4 结论与建议
1）岩土二元地层明挖车站的支护结构选型应考虑周边环境、基坑挖深、场区地下水情况和岩土工程特性及支护结构经济性综合确定。
2）场区以岩石为主车站，建议选用钻孔桩（深桩）支护，根据上覆土层透水情况可增设止水措施，如基岩较完整，性质稳定，也可采用吊脚桩支护；
3）场区以土层为主车站，如上部土层渗透性强，多粉砂、淤泥质土等地层，建议选用地连墙支护。为减少工程造价，地连墙应合理选择施工机械。
参考文献：
[1]刘国彬，王卫东.基坑工程手册[M].2版，北京：中国建筑工业出版社，2009.
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ120-2012 建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[2]国家铁路局.TB10003-2016 铁路隧道设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2017.
[5]张瑞云，孟丽军，孙铁城.地下连续墙成槽施工工法及设备适用性分析[J].工程力学，2003：431-434.
[5]宋诗文.上软下硬地层中明挖基坑“吊脚桩”支护型式应用研究[J].铁路建筑技术，2018，07：86-88.
论文作者:袁华凯
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/24
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