地铁施工中深基坑支护新技术浅析
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摘要：注重地铁深基坑支护结构设计及支护施工技术的深入探讨，重视这些方面的实践经验积累，有利于保持地铁深基坑良好的结构状况，促使其在实践应用中保持良好的功能特性，进而为现代城市交通服务水平提升提供保障。因此，需要给予地铁深基坑结构设计与支护施工技术选用必要的关注，有针对性地开展这些方面的研究工作，使有效的设计方案与施工技术支持下的地铁深基坑支护结构具有良好的实践应用效果，以满足地铁工程安全建设要求。
关键词：地铁;深基坑;支护;新技术;分析
1导言
地铁深基坑支护的设计、施工和管理一直是施工中的重点技术问题，随着科学技术的发展和进步，各种新型的结构设计和施工方案已经在使用，并保证工程土方量不影响到市区和周边建筑，降低工程成本，高层建筑已经采用了垂直开挖的工艺。给挡土支护技术带来了新的变革，现在深基坑开挖工程中广泛采用了大直径灌注桩加土层锚杆的挡土支护技术和土钉支护技术，取得了良好的经济效果，同时社会效益也很显著。但是在实际工程的施工中，仍然出现了一系列的工程问题，需要采取有效措施加以解决。
2地铁深基坑施工特点
由于城市化进程的进一步加快，城市规模在不断扩大，人口也随之不断增长，在这种情况下，地铁的数量与规模也在不断扩大，这就加大了其施工的难度。而深基坑作为施工中的重要环节，对工程的整体性能有着至关重要的作用，因此需要人们重点关注。地铁深基坑支护技术的施工同普通的工程相较而言具有一些典型性的特征。首先由于地铁的施工线路较长，城市中的地铁线路呈现交错分布的特点，在施工中会面临比较复杂的自然状况。并且地铁车需要换乘多个线路，出口多、换乘通道多，不仅工程规模大，而且结构十分复杂，加大了深基坑支护施工的难度。另外，由于施工是在地下进行，并且具有很大的工程量，在施工中不可避免地要对地下已经存在的市政管线进行合理的处理，从而保障施工不会影响其他市政工程的运行。
3地铁深基坑支护结构的设计原则和实施方法
3.1设计原则
为优化地铁深基坑的支护结构设计，需遵循以下原则：一是成本经济性良好与合理科学性原则。二是结构安全可靠性原则。三是施工便捷性原则，且支护结构需要与地铁深基坑的实际情况相一致。在实际中，通过对这些设计原则的综合考虑，有针对性地开展地铁深基坑支护结构设计工作，可完善支护结构设计方案，降低地铁深基坑支护施工的风险。
3.2实施方法
在完成地铁深基坑支护结构设计工作的基础上，需要掌握與之相关的实施方法，以确保该结构实施状况的良好性。具体表现为：一是在支护结构正常使用极限状态与承载能力极限状态这两种不同模式的配合作用下，对完成设计后的地铁深基坑支护结构进行有效实施，以确保深基坑结构具有良好的稳定性。二是通过对地铁深基坑施工区域土质状况的分析与考虑、支护结构受弯、受压及受剪承载力的深入分析，设置好地铁深基坑所需的支护结构。三是在性能可靠的锚杆、支撑等构件的配合作用下，完成地铁深基坑支护结构的实施作业，且应通过对周围环境状况与支护结构设置状况的分析，处理好其中可能存在的问题，使得支护结构在地铁深基坑方面的应用能够达到预期效果。实践中，通过对这些不同举措的配合使用，可为地铁深基坑支护结构设计方案的有效实施提供保障，促使这类结构在地铁深基坑施工中发挥出应有的作用。
4深基坑支护新技术
4.1复合土钉墙支护技术
传统土钉墙支护技术本质为在施工过程中对土体通过加筋进行支护。复合土钉墙支护技术本质是从传统土钉墙支护技术的基础上发展而来的，其工艺主要采用水泥土搅拌桩、预应力锚杆等设备与传统土钉墙结合而成，其施工具有施工方便、设备简单和经济效益显著等优点，复合土钉墙支护技术主要适用于非软土体深基坑，基坑安全级属于二级或者三级的工程。复合土钉墙支护技术的主要施工步骤为：首先对土钉的制作，其次土钉的成孔，最后土钉的送入以及喷射混凝土施工。对于软土体深基坑，复合土钉墙支护技术容易造成支护结构产生较大位移甚至导致整体结构的破坏，但是通过施工经验来说，复合土钉墙支护技术可以适用于深度为5m-6m的软土体深基坑。对于软土体深基坑的支护施工，工程中主要通过水泥土搅拌桩等支护设备来提高土体的载荷强度、耐久性和持续时间，采用此类超前支护结构，此结构具有很长的接触深度，接触深度越长，基坑的稳定性越高。对于非软土体深基坑的支护施工，工程中主要通过预应力锚杆等支护设备来降低土体的沉降，根据工程经验，复合土钉墙支护技术可以使土体的沉降降低40%～50%。
4.2双排桩结构支护技术
双排桩结构支护结构本质为由两排支护桩和横梁组成的刚架组成的支护结构，该支护技术主要具有等横向强度大、施工简单、受制条件小、占地小等优点。因此，在部分工程中无法使用其他的支护方式时可以采用该技术，该支护技术在近些年来受到了广泛的使用，并取得了良好的效果。双排桩结构支护技术具有施工方便、施工周期短、适用性广和工艺简单等优点。双排桩结构的接触强度可以通过支护桩与土体之间建立的力学平衡方程得到，力学平衡方程考虑土与桩自重的抗倾载荷因子。在横向荷载作用下，前排支护桩受到纵向弯矩、横向剪力和压力作用，其产生向下的位移;后排支护桩受到纵向弯矩、横向剪力和拉力作用，其产生向上的位移，其产生的水平位移和弯矩与双排桩的纵向挠度为线性方程。在实际的工程强度校核过程中，双排桩模型通过一定的假设可以简化为平面刚架结构，在计算过程中，应考虑双排桩与土体之间的载荷反力与结构变形关系，并考虑土与桩自重的抗倾载荷因子和初始应力。
4.3型钢水泥土搅拌墙支护技术
型钢水泥土搅拌墙（SMW工法）由型钢和水泥土混合固结而成的支护设备，一般来说型钢水泥土搅拌墙支护技术适用于抵抗过大的侧向和地下水压力的工程。施工的过程主要为：首先将支护部分土体切碎，并注入水泥浆等固化剂搅拌均匀，然后在凝固之前在搅拌料内嵌入型钢，凝固之后就形成水泥土搅拌墙。型钢作为挡土结构，水泥土作为截水结构。型钢水泥土搅拌墙的工艺特点主要是施工方便，无污染，对周围土体的危害较小，对周边环境和设施造成扰动少，同时该技术具有很好的防水性，并且工程造价低，工程价格比双排桩结构支护技术节省15%～35%。
4.4锚杆施工支护技术
锚杆施工支护技术为将金属杆柱打入土体预先钻好的孔内，利用其金属杆柱头部、金属杆体和金属杆柱尾部的结构，将金属杆柱与土体通过水泥浆结合在一起达到支护作用和补强效果。锚杆施工支护技术具有成本低、施工周期短、工艺简单和占用很少的施工场地等优点。锚杆施工支护技术的施工过程主要为：首先，工程技术员通过图纸设计和规划确定锚杆的打入位置，确定钻杆的打入倾角和打入高度;其次，通过锚杆钻机钻好相应的孔，注入水泥浆护壁，将金属杆柱打入土体预先钻好的孔内或者穿入钢绞线;最后，对孔和杆柱进行补浆、凝固。在钻孔过程中，若遇到大型石块或者障碍物应该立刻停钻。
5结论
地铁施工中深基坑支护技术在我国的地下工程施工中具有重要的意义。本文通过深基坑支护技术存在的问题出发，详细介绍了复合土钉墙支护技术、双排桩结构支护技术、型钢水泥土搅拌墙支护技术和锚杆施工支护的技术过程和特点。深基坑支护新技术对于保证地铁工程项目的顺利实施具有显著意义。
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（作者单位：中铁四局集团第五工程有限公司）
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