地铁车站深基坑围护结构设计分析
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地铁车站深基坑围护结构设计分析
摘 要：现阶段，随着城市化建设的不断发展，城市地铁车站建设的需求量也在不断提升。由于地铁车站深基坑围护施工存在一定的难度和风险，在施工中，施工人员需要对深基坑围护结构进行优化设计，根据工程建设标准，对施工方案进行调整，保证地铁车站内建筑物及地下管道的安全，避免施工中的安全风险，优化并改进深基坑围护结构设计迫在眉睫。
关键词：地铁车站；深基坑围护；结构设计
1 地铁车站深基坑围护结构设计、施工中存在的问题
1.1 插入比不合理
首先，深基坑围护结构受到墙体压力的影响巨大，在一定程度上可分析得出：围护结构所受到的内应力越大，其基底和结构的变形值也会随之增大，造成基坑的稳定性变差。因此，施工人员在施工时，要严格控制插入比，根据地域内的水文地质情况和条件，合理采用加固技术，增强围护基坑设计的稳定性，规避插入比变小、工程基底受力不足引发的隆起现象，进而造成返工。
1.2 支撑间距不合理
在地铁车站深基坑围护施工中，常会因基坑支撑间距不合理，造成围护结构变形，支撑结构刚度无法维持深基坑围护的稳定性。因此，施工人员要充分分析工程参数，设计合理的支撑间距，确保深基坑的稳定性。
1.3 地铁车站深基坑内或周边的地表沉陷过大
在通常情况下，深基坑周边积水或在施工过程中过度开挖，都会影响基坑安全，造成地铁车站深基坑内或周边的地表沉陷过大，导致土壤松动，进一步加深沉陷现象。再者，施工单位在工程建设前期，对于基坑周围地质情况勘测及计算不够精确，导致地铁车站深基坑加固桩技术应用不到位，也会对地表造成一定的破坏，不仅加固措施未能依据方案完成落实，还会因地表破坏，另寻开挖基点，延误工期。
1.4 支撑体系强度与稳定性不足造成围护结构变形
在地铁车站深基坑围护施工中，还会因支撑体系强度与稳定性不足，造成围护结构严重变形。常用的深基坑支撑体系有混凝土支撑、钢支撑等多种体系。同时，支护桩、支护墙等支护结构的刚度及稳定性不足，也会引发围护结构的变形。
2 基坑围护结构的定义以及常见的围护形式
综合当前我国地铁基坑的整体施工过程可以发现，不同地区的地铁基坑施工所需要的围护结构、围护种类也各不相同，要加强对具体的基坑的深度、水文地质条件以及工程地质特点分析后，再进行全面的分析与应用，同时还要加强对经济性和技术性的对比，保障围护结构能够符合建设的需求，同时也能够保障围护结构符合城市的整体发展特征。基坑围护结构的具体形式分为以下几种。
2.1 地连墙
地连墙的施工方法多用于地下水位较高的软土区，地连墙的整体施工方式较为简单，施工过程中出现的噪音分贝较低，震动也比较小，因此在住房区域较为密集的施工条件下多被使用。在进行地连墙施工过程中，地连墙施工方式具有较大的优势，在施工中所承受的水平侧向荷载力较大，刚度也较大，因此在基坑开挖过程中极少出现沉降问题，与此同时出现变形问题的几率也较小，能够从根本上保障周围建筑的整体质量，保护地管线的安全性和周围建筑的稳定性。除此之外，连体墙施工技术具有较强的防水效果，整体的稳定性较强，抗腐蚀性也较强，虽然地连墙有众多施工优势，但是也有一定的劣势，地下连体墙施工的造价相对较高，在施工中所运用的施工机具占地面积也较大，因此会提升建筑费用。
2.2 灌注桩
灌注桩指的是在施工地点利用相应机械设备进行成孔，形成桩孔后将钢筋笼置于其中，最后在桩孔中浇筑混凝土。根据成孔方式不同，灌注桩可分别钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩等类型。其中钻孔灌注桩所适用的地质条件较广泛，干作业与湿作业方式均可使用；钻孔灌注桩相较于地下连续墙来说刚度和防水性均较低，因此通常在地下水位较低、土层性质较好的地区得到应用。
2.3钻孔咬合桩
钻孔咬合桩指的是将平面相邻布置的排桩之间互相咬合相嵌，从而形成的钢筋混凝土“桩墙”，比较适用于土壤条件不佳，淤泥、流砂以及软弱土壤和富含地下水的地层中。钻孔咬合桩技术成熟，目前在地铁、道路下穿线等建构筑物的深基坑工程中广泛采用。咬合桩的混凝土终凝出现在桩的咬合以后，能够成为无缝的连续“桩墙”，具有很好的抗剪强度和安全性，同时具有很好的截水性能。钻孔咬合桩实际施工的工艺具有一定复杂性，需要运用高精度的施工机械设备以及经验丰富的施工团队而实现。若未对混凝土初凝时间进行有效控制，可能产生渗水、颈缩等情况。
2.4 人孔挖孔桩
人孔挖孔桩的实际操作方式就是利用人为操作，在操作过程中利用简易的提升设备进行开挖成孔，在孔洞挖成后放入钢筋，然后进行混凝土的浇筑，形成牢固的支护体系。其在施工过程中的整体造价偏低，使用的施工设备简单，能够满足大多建筑的需求，并且能够满足大部分地铁项目的施工需求。人孔挖孔技术的应用还具有较高的灵活度，在施工过程中所产生的泥浆几乎为零，整体施工的噪音也较低，全面贯彻落实了我国文明施工、提升环保的要求。虽然人孔挖孔桩这种技术具有较强的实用价值，并且具有较多的优势，但是通过人员手工施工的方式，提升了施工的风险，因此这种施工方式无法在淤泥层以及流沙层区域施工，要从根本上保证人员的人身安全，降低因施工带来的风险。
3 地铁车站深基坑围护结构设计、施工的解决策略
3.1 加强对渗水问题的重视，做好降水措施
现阶段，通过多数的案例分析可知，渗水问题是引发地铁车站深基坑安全事故的重要因素之一。因此，在工程建设过程中，施工人员要高度重视渗水问题，加强深基坑围护结构的完整性，通过科学的技术手段，提升深基坑围护结构的安全性，有效防止渗水。当工程内部出现渗水问题时，施工单位要及时联系相关部门，采取科学的补救措施。施工单位应当根据渗水情况的不同，运用相应措施，进行有效封堵。一般情况下，施工人员会运用双液注浆、聚氨酯等注浆技术，对基坑外部的水流通道进行隔断封堵，以控制渗水，保持基坑基底的稳定性。同时配合填充操作，填充后背空腔。若水流较大，还可以采用高压旋喷桩或高压注浆等技术，加以封堵，具体操作可依据实际情况确定。
3.2 合理利用有限元软件
能够将地铁站深基坑围护结构的初始状态进行全面的分析，并且能够从根本上模拟土体结构，分析土体自身的承重力以及较容易发生的偏移现象，同时还能够在监测过程中总结出土地固结的规律，利用完善的设计方案，为维护设计提供准确保护。提升地铁站深基坑围护结构的设计水平，可以利用有限元软件完成深基坑的围护桩模拟工作，将围护桩的有限元激活，此时要注意在数值模拟时，要采取均衡的荷载力对围护桩进行施工，然后观察围护桩的整体状态和结构变化。在围护桩使用过程中，需要利用恒支撑对初始地理条件进行模拟，并且要保障与深基坑围护内壁的距离，在此基础上均衡施加荷载，从而提升横支撑设计的整体设计方向，保证横支撑设计能够全面符合基坑围护的根本需求。
4 结束语
总之，城市地铁工程面临着更为复杂的建设条件，基坑工程面临着更大的风险，但也同时催生出大量新型深基坑围护形式，使得地铁建设效率与建设质量不断提高。为满足日益提高的地铁车站深基坑要求，应当结合地铁车站深基坑的实际情况，研究地铁车站基坑的围护形式，进行因地制宜的实际设计工作，在保证基坑的安全性的同时，减少工程投资。
参考文献：
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