地铁施工中支护结构稳定性监测与结构加固技术

地铁施工中支护结构稳定性监测与结构加固技术

樊程坤

中铁第六勘察设计院集团有限公司  天津  300308

摘要：我国正处在强国建设，民族复兴伟业的关键时期，城市化进程不断加快，带动了交通行业的进步。若地铁施工支护结构稳定性系数过低，会降低地铁施工的稳定性。为此，针对支护结构稳定性监测与结构加固技术展开研究。本文针对济南地铁四号线唐冶南站施工项目，从水平位移、倾斜角度和沉降位移等方面，对地铁施工中支护结构稳定性展开监测。通过排桩加内支撑支护体系设计、钻孔灌注桩施工，实现结构加固。通过对加固效果分析可知，新技术的应用可以有效提高支护结构稳定性系数，提升地铁施工项目结构的整体稳定性。

关键词：地铁施工；支护结构；稳定性监测；结构加固

引言

随着城市人口的逐渐增多和城市规模的不断增大，人们对于城市空间的开发向着越来越高的天空和越来越深的地下发展，其中，地下空间的开发和利用尤为重要。为了方便人们的生活和出行，一大批紧邻地铁建设的建（构）筑物拔地而起，越来越多的建（构）筑物深基坑紧邻地铁施工。由于地铁结构涉及公共安全，所以变形控制方面较一般建筑的变形要求更为严格，一旦变形超限，必然会扰动地铁周边土体，引起地铁车站结构及轨道的附加变形，导致线路不平顺，影响乘客的舒适性，严重时甚至影响地铁的安全运营。在这种复杂的环境下，需要对深基坑的支护方式进行深入研究。通过对各类支护方式的对比分析，确定适合于紧邻地铁工程的深基坑最优支护方案，对于确保地铁的安全稳定运行至关重要。钢管斜抛撑与排桩的联合支护结构体系具备刚度大、变形控制能力强、可靠性好、操作简便等优点，故在紧邻地铁深基坑支护时得到广泛应用。

1工程概况

此次研究以济南地铁四号线唐冶南站施工项目为对象。唐冶南站为地下二层岛式车站，南北向布置于唐冶中路下方。车站总长度为299.5m，标准段宽度为20.7m。主体结构标准段基坑深度18.3m，小里程、大里程端头均设置盾构始发井。唐冶南站大里程位于铁矿采坑回填区中，勘察深度范围内揭露回填土地质复杂，为对抗后期的不均匀沉降，对采矿回填区内围护结构进行优化。

2结构加固技术

2.1格构柱施工

（1）该工程格构柱在场外加工，运输过程中要防止碰撞，吊装时要慢提轻放。吊放时采用单层堆放，格构柱下每间隔2m垫1道枕木，上部不得堆放重物。

（2）格构柱下放至设计标高后，吊车吊住格构柱，调节好水平位置和垂直度，保持静止，然后将格构柱与钢筋笼在孔口进行焊接合拢。

（3）格构柱与钢筋笼焊接牢固后，将格构柱连带钢筋笼吊起，拔出横担，缓慢吊入孔内，格构柱吊至设计标高时，将格构柱与固定架间采用倒链固定，然后对格构柱的位置进行调整，当格构柱位置确定后，从柱顶四面焊接对中钢筋，与护筒顶实。

2.2明挖深基坑土方开挖要点

对于深基坑土方开挖工程，需先打好深井，进行抽水试验。如果抽水达到预期效果，就可以开始循环泵站的土方明挖作业。深基坑在开始挖时，需要对土方进行分层挖掘，上面的土层可用挖掘机开挖，下面的土层可用水力冲刷开挖，使整体形成一个台阶。监测测量是确保工程质量和安全的一项重要措施。监测测量可以及时地反馈信息，便于对开挖和支护参数进行调整，对施工设计进行优化，并为后续的施工提供技术比较依据。

根据基坑中土体的差异，选择对应压力水冲手段。冲刷压力根据泵的扬程计算，通常将扬程设为50m，将输送的泥浆距离限制为200m以内。在开挖保护层时，采用人工挖土的方法，防止对地基造成影响。在挖土区的一侧安装泥浆泵，保护层挖完后，安装第一道围裙和钢架。基坑开挖会造成支护结构两侧产生土压力差，导致基坑底部土壤产生流动变形。通常情况下，如果这种变形很大，说明施工土壤的中的塑性流动较为缓慢。

2.3排桩加内支撑支护体系设计

针对工程项目，采用的结构加固体系为排桩加内支撑支护体系。排桩采用Φ1000@1500钻孔灌注桩，车站主体基坑标准段共设置3道支撑（端头盾构井处4道支撑）。唐冶南站大里程位于铁矿采坑回填区中，勘察深度范围内揭露回填土地质复杂，为对抗后期的不均匀沉降，对采矿回填区内围护结构进行优化[10]。排桩采取全套管钻孔灌注桩施工工艺，基坑外侧（0.7倍基坑深度范围）进行袖阀管注浆加固，基坑内（里程CK36+754.141-CK36+863.771）采取袖阀管注浆加固及素桩换填工艺进行处理。

2.4土方开挖

基坑整体土方开挖采用中心岛式，分段分层开挖，逐层施作。靠近钢管斜抛撑附近预留土体，待支撑梁、格构柱施工完毕后，再进行钢管斜抛撑下部土体的开挖及支护结构的喷锚施工作业。通过对基坑支护结构的位移监测数据进行整理，分析总结如下：

（1）斜抛撑以下部位土方开挖时，基坑上部刚性支撑的边坡位移增长较小，但是下部柔性支护边坡位移正常增长。

（2）斜抛撑标高以上刚性支撑段开挖时，支撑部位深层水平位移与两道支撑之间部分的深层水平位移变化较小，斜抛撑标高以下开挖时，上部支撑部位深层水平位移的增长变化较小，斜抛撑支点部位位移变化有回弹趋势，支撑下部边坡呈正常增长趋势。依据对基坑支护结构体系的变形监测数据分析，基坑支护结构体系整体安全、稳定性较好，可以认为该项支护技术可行。

2.5深基坑降水设计与施工

根据市政地铁勘察地质和泵房设计，设井高为14m，降水井深度为18m，滤芯设置在-12~8.0m之间。井壁采用无砂混凝土管，外层采用滤布，用粗砂填充。将排水管和周围土体之间的间隙填满，并用粘胶或其他密封材料进行密封。为降水设计的深基坑钢板桩支护如图1所示。

图1钢板桩支护示意图

井管下管后，要在第一时间填充滤料，并将过滤部位放置在合适位置。为防止在抽水过程中有杂质颗粒流入井中，需用滤布包裹过滤器，对于其他的盲管，则要在外层包裹3层薄层滤网，以防止土颗粒随着水流进入管中，造成管堵塞。

在深基坑周围布设井点时，要以基坑的形状和规模为依据，对称布置井点，且要同步进行抽水，以使基坑水位达到规范要求。要合理选择降水井的降水机，避免降水井中出现停水现象。必须配备专门的电力工作人员，随时对电路进行检查，严禁避免停电。及时对抽水机进行维护，并安排相关的工作人员及时做好维修保养记录。

结语

本文上述以某施工项目为依托，对其支护结构稳定性进行了全面监测，并提出了一种全新的结构加固技术。通过对加固效果分析，实现了对该技术应用可行性的验证。在具体施工中，需要严格按照本文上述操作进行施工，规划好施工机械在施工现场的行走路线，开辟出适当的工作面，做好施工区域周边的临边防护和安全巡视，确保安全技术管理到位，强化安全技术交底的编制和培训，对外部施工队伍进行严格的安全生产管理，确保施工安全性进一步提高。

参考文献

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[4]李芳宝，龙喜安.佛山地区深厚软土地层地铁深基坑支护结构变形特性与适用性分析[J].隧道建设(中英文)，2022，42(S2)：294-304.

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