基坑支护在地铁工程中的应用
1.确保施工安全与稳定
防止土方坍塌:在地铁工程中,基坑开挖深度通常较大。例如,在一些城市的地铁建设中,基坑深度可达十几米甚至二十多米。如果没有有效的基坑支护,土方在自身重力和周围土体压力的作用下很容易发生坍塌。采用支护结构,像地下连续墙这种刚性支护结构,其墙体刚度大,能够承受较大的侧向土压力,有效地防止基坑周边土体的坍塌,为地铁车站和区间隧道等地下结构的施工提供一个安全的作业空间。
保障周边环境安全:地铁工程大多位于城市繁华区域,周边往往有密集的建筑物、道路和地下管线。基坑开挖引起的土体位移可能会对这些设施造成损害。以桩锚支护为例,通过在基坑周边设置护坡桩和预应力锚杆,可以控制基坑变形,将土体的位移量控制在允许范围内。这样可以避免因基坑施工导致周边建筑物倾斜、开裂,道路塌陷以及地下管线破裂等事故的发生。
2.止水功能的重要性
地下水位控制:城市地下水位较高,在地铁基坑施工过程中,如果地下水涌入基坑,不仅会影响施工进度,还会使基坑土体强度降低,增加坍塌的风险。例如,在南方一些城市的地铁建设中,地下水位较高,采用止水帷幕(如深层搅拌桩止水帷幕)可以有效地阻止地下水进入基坑。止水帷幕是一种连续的隔水结构,通过桩与桩之间的紧密咬合,形成一道不透水的屏障,将地下水挡在基坑之外,确保基坑内的干燥施工环境。
防止水土流失:地下水的流动可能会携带基坑周边的土体颗粒,造成水土流失。这会导致基坑周围地面沉降,影响周边建筑物和基础设施的安全。采用合适的支护方式,如咬合桩支护(它既有支护功能又有止水作用),可以阻止地下水的渗流,防止土体颗粒的流失,保持基坑周边土体的稳定性。
3.不同基坑支护形式的应用
地下连续墙:它是一种在地铁车站施工中广泛应用的支护形式。地下连续墙的施工是通过专用设备在地下挖掘出狭长的深槽,然后在槽内放置钢筋笼,灌注混凝土形成连续的钢筋混凝土墙体。这种墙体整体性好、刚度大,而且可以作为地铁车站的结构外墙。例如,在一些大型换乘站的建设中,地下连续墙的厚度可达1 1.2米左右,深度可达几十米,能够承受巨大的土压力和水压力,同时还能满足车站的防水要求。
钻孔灌注桩+锚杆(索)支护:在地铁区间隧道的明挖段或者车站附属结构(如出入口、风亭等)的基坑支护中经常使用。先施工钻孔灌注桩,其桩径一般在0.6 1.2米左右,桩长根据基坑深度和地质条件确定。然后在桩间设置锚杆(索),通过对锚杆(索)施加预应力,可以有效地控制桩体的变形。这种支护方式施工工艺相对简单,成本较低,能够根据不同的地质条件和基坑形状灵活布置。
SMW工法桩:即型钢水泥土搅拌墙,是一种新型的支护形式。它是通过深层搅拌机将水泥和土进行搅拌,形成水泥土桩体,同时在搅拌桩中插入型钢。这种支护方式的优点是止水性能好、造价相对较低。在一些软土地质的地铁基坑支护中应用效果良好,例如在上海等软土地区的地铁建设中,SMW工法桩能够在保证支护效果的同时,有效地降低工程成本。