周東升 李靜田

(中國市政工程西北設計研究院有限公司，甘肅蘭州 730000)

1 概述

伴隨著社會經濟的發(fā)展，城市化進程的加快，合理開發(fā)和綜合利用城市地下空間，不僅可以緩解當前存在的各種城市矛盾，滿足某些社會和經濟發(fā)展的特殊需要，而且為進一步建設現代化城市開辟了廣闊的前景［1］。所以，修建城市地下工程已成為世界各國各大城市的首選，以地鐵為主的各種城市地下工程大量興起并蓬勃發(fā)展。

而圍護結構部分作為城市地下工程實施的第一步驟，它在工程建設中起著至關重要的作用，其方案確定的合理與否將直接影響到工程施工的成功。因此，根據不同現場情況和其他地質條件來選定與之相適用的圍護結構方案，這樣才能確保工程安全、經濟、有序的進行。

基坑的圍護結構主要承受基坑開挖卸荷所產生的土壓力和水壓力，并將此壓力傳遞給支撐，是穩(wěn)定基坑的一種擋墻結構。隨著施工機具以及施工技術的發(fā)展，目前基坑圍護的結構形式眾多。

2 主要的基坑圍護結構

最初的基坑圍護結構形式主要有工字鋼樁圍護結構，鋼板樁圍護結構。由于打樁時，施工噪聲大，因此，在現在的城市地下工程中已基本上不再采用。但在郊區(qū)距居民點較遠的基坑施工中，鋼板樁圍護結構由于其強度高、樁與樁之間連接緊密、隔水效果好等原因，在地下水位較高的基坑中采用較多。

2.1 鉆孔灌注樁圍護結構

鉆孔灌注樁圍護墻是排樁式中應用最多的一種。多用于坑深7 m～15 m的基坑工程，在我國北方土質較好地區(qū)已有8 m～9 m的臂樁圍護墻。其特點是:施工時無振動、無噪聲等環(huán)境公害，無擠土現象，對周圍環(huán)境影響小;墻身強度高，剛度大，支護穩(wěn)定性好，變形小;當工程樁也為灌注樁時，可以同步施工，從而施工有利于組織、方便、工期短;樁間縫隙易造成水土流失，特別是在高水位軟粘土質地區(qū)，需根據工程條件采取注漿、水泥攪拌樁、旋噴樁等施工措施以解決擋水問題。它適用于軟粘土質和砂土地區(qū)，但是在砂礫層和卵石中施工困難應該慎用;樁與樁之間主要是通過樁頂冠梁和圍檁連成整體，因而相對整體性比較差，當在重要地區(qū)，特殊工程以及開挖深度很大的基坑中應用時需要特別慎重。

2.2 挖孔灌注樁圍護結構

挖孔灌注樁又稱人工挖孔樁，因其具有應用靈活，無機械噪聲和泥漿污染，易調整糾偏和控制精度，對施工場地和機具設備要求不高和造價便宜等優(yōu)點，而被廣泛地用于基坑的圍護結構。但適用范圍還是有限制的:地層必須具有一定的自穩(wěn)能力，地下涌水量不能太大，挖孔深度不宜超過30 m。在廣州地鐵車站施工中，廣泛地采用了密排的挖孔樁作為基坑的圍護結構，直徑1 200 mm～1 500 mm，深度15 m～27 m，形狀有圓形的，亦有方形的。香港地鐵車站施工中不僅采用挖孔樁作為基坑的圍護結構，而且也用來作為主體結構的邊墻或邊墻的一部分。

2.3 深層攪拌樁圍護結構

它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑通過深層攪拌機械，將軟土和固化劑強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的水泥土攪拌樁體，作為基坑的支護結構。其特點是結構防水性能好，可不設支撐，基坑能在開敞的條件下開挖，具有較好的經濟效益;便于機械化快速挖土;具有擋土、止水的雙重功能;施工中無振動、無噪聲、污染少、擠土輕微。但位移相對較大，厚度較大。水泥攪拌樁適宜于各種成因的飽和粘性土，包括淤泥、淤泥質土、粘土和粉質粘土等，加固深度可從數米至50 m～60 m。由于其抗拉強度遠小于抗壓強度，故常適用于基坑深度不大(5 m～7 m)、可采用重力式擋墻結構形式的基坑。

2.4 高壓旋噴樁圍護結構

高壓旋噴樁是利用高壓經過旋轉的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合形成水泥土加固體，相互搭接形成排樁，用來擋土和止水。高壓旋噴樁的施工設備結構緊湊、體積小、機動性強、占地少，并且施工機具的振動很小，噪聲也較低，不會對周圍建筑物帶來振動的影響和產生噪聲等公害，但施工中有大量泥漿排出，容易引起污染。

2.5 土釘墻及復合土釘墻圍護結構

土釘支護是在土體內放置一定長度和密度的土釘體，與被加固土體、混凝土護面固結后而共同作用，以彌補并增強土體的強度，限制其位移，增強坡體的穩(wěn)定性。具有施工便捷、施工工藝流程相對簡單、經濟技術性突出等特點。適用于地下水位以上或經降水后的人工填土、粘性土和弱膠結砂土，開挖深度為5 m～10 m的基坑支護。不適用于含水豐富的粉細砂層、砂礫卵石層、飽和軟弱土層和對變形有嚴格要求的基坑支護。南京地鐵南北線一期工程奧體中心站，基坑圍護結構主要采用土釘支護方案，周圍用水泥土攪拌樁作為止水帷幕。廣州地鐵二號線赤崗站點基坑支護采用土釘支護，經歷了雨季和珠江高涌水位的考驗，證明土釘墻支護是可行的，有效的，保證了車站主體工程的順利完成。

復合土釘墻支護是近年來在土釘墻基礎上發(fā)展起來的新型支護結構，以深層攪拌樁帷幕等超前支護措施解決土體的自立性、隔水性及噴射面層與土體的粘結問題，以水平向壓密注漿及二次壓力灌漿解決土體加固及土釘抗拔力問題，以相對較長的插入深度解決坑底的抗隆起、抗管涌和抗?jié)B流等問題，組成防滲帷幕、超前支護及土釘等組成的復合型土釘墻支護。它是具有安全可靠、造價低、工期短、使用范圍廣等特點，彌補了一般土釘墻的許多缺陷和使用限制，極大地擴展了土釘墻技術的應用范圍。

2.6 地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻是一種較為先進的基坑圍護方法，即從地面上沿著擬建的地下結構基坑的周邊，用特制的挖槽機械開挖一定長度的溝槽，然后將鋼筋籠吊放入溝槽，用導管法在溝槽內澆筑混凝土形成的地下墻體［2］。施工時振動小、噪聲低，墻體剛度大，止水性能好，同時能兼作臨時設施和永久的地下主體結構。但在一些特殊的地質條件下(如很軟的淤泥土，含漂石的沖積層和超硬巖石等)，施工難度大。地下連續(xù)墻的施工主要包括:導墻施工、開槽施工、泥漿循環(huán)與清槽、吊放鋼筋籠、澆筑混凝土、槽段接頭施工。其施工工藝如圖1所示。

圖1 地下連續(xù)墻施工工藝原理框架圖

2.7 SMW 工法

SMW(Soil Mixing Wall)是近年來發(fā)展起來的一種新的基坑圍護結構，是通過特制的攪拌設備切散土體，同時將水泥漿注入土體，使之在攪拌過程中與地基土反復混合攪拌，然后在水泥土混合體硬結之前插入作為補強材料的H型鋼或鋼板，等水泥土硬結后，形成的地下墻體。一般可在粘性土、粉土、砂土、砂粒土、φ100以下卵石及單軸抗壓強度60 MPa以下的巖層中應用［3］。其整體剛度大、強度高，連續(xù)施工防水止水效果好，占用施工場地少，對周邊環(huán)境影響小，符合環(huán)保要求，同時由于型鋼可回收重復利用，工程造價低，進度快。但是，在粉細砂層中易產生抱鉆現象，其由于結構屬于柔性，不太適合太深基坑，一般在深度16 m以內有較大的技術優(yōu)勢。據調查，在日本地鐵所有基坑工程幾乎都采用該工藝。杭州地鐵一號線、天津豐鐵基坑、南京地鐵二號線等基坑圍護中都成功應用了SMW。目前，在我國東南沿海地區(qū)的工程建設中較為廣泛，由于SMW工法省錢、省地、省時，所以已經逐步在取代混凝土連續(xù)墻施工工藝。

2.8 鉆孔咬合樁

鉆孔咬合樁圍護結構是指樁身密排且相鄰樁樁身相割形成的具有防滲作用的連續(xù)擋土支護結構。作為圍護結構，既可全部采用鋼筋混凝土樁，也可采用素混凝土樁與鋼筋混凝土樁相間布置。由于其特點為樁間的相互咬合，故稱為咬合樁。也是近年來發(fā)展起來的基坑圍護新結構，工藝施工進度快、成樁質量好、抗?jié)B能力強、施工安全、噪聲干擾小、無泥漿排放、工程造價低?？蛇m用于任何土層，尤其有淤泥、流沙、地下水富集等不良條件的軟土地層。由于咬合樁施工靈活，容易轉折變線，更適于施作一些平面幾何圖形轉折多變，或呈各種弧形的基坑圍護結構［4］。

圖2 鉆孔咬合樁施工流程圖

鉆孔咬合樁其施工工藝流程圖見圖2，其施工順序為:B1→B2→A1→B3→A2→B4→A3……。其施工的關鍵技術是成樁精度控制和混凝土緩凝時間的控制。深圳地鐵一期工程、天津地鐵三號線華苑車站、上海軌道交通8號線一期工程虹口足球場車站的基坑圍護工程中，都成功運用了鉆孔咬合樁。作為國內地下工程圍護結構的一種新形式、新工法，將對城市文明施工的價值顯著，值得推廣。

3 結語

基坑圍護結構的多樣化解決了城市地下工程施工中施工的多樣性和復雜性。隨著城市地下工程越來越多，施工環(huán)節(jié)越來越復雜，對施工技術的要求也越來越高，從而促進了基坑圍護結構在技術和形式等各方面都有了較快的發(fā)展。

［1］ 李彬峰，梁志新.論城市地下工程的可持續(xù)發(fā)展［J］.鐵道工程學報，2003(3):12-15.

［2］ 劉建航，侯學淵.基坑工程手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1997.

［3］ 夏明耀，曾進論.地下工程設計施工手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1999.

［4］ 張春強.地鐵基坑各類圍護結構的優(yōu)缺點分析［J］.山西建筑，2007，33(18):84-85.