目前，支护结构按其受力机理主要可分为土钉支护、重力式挡土墙、排桩或地下连续墙式挡土结构、逆作拱墙挡土结构。基坑支护规范将排桩和地下连续墙称为板式支护结构。由于板式围护结构占地少，对环境影响小，适用的基坑深度大等优点，已经成为目前城市中使用最多的一类围护结构。

 

　　1临近既有设施基坑支护方案选择

 

　　1.1选择原则

 

　　结合铁路客站改造特点及工程实际，进行基坑支护方案选择时主要考虑因素为：

 

　　（1）结合具体工程特点及现场实际，综合各方面因数，制定科学、合理、安全的支护方案。

 

　　（2）根据施工界面距离既有设施距离，确定基坑边坡变形控制设计安全等级。

 

　　（3）客站改造工期较为紧张，支护方案要以占用工期较少为原则。

 

　　（4）过渡改造施工场地较为狭小，沉降控制严格，常规的降水方法必将引起沉降，需对该范围的地下水采用特殊措施控制。

 

　　（5）根据客站分段过渡改造特点，支护结构后期需要拆除，在满足工程需要的前提，要合理考虑工程造价，避免浪费。

 

　　1.2支护方案分析

 

　　（1）土钉支护

 

　　1）工艺介绍

 

　　土钉支护是随着基坑逐层开挖，逐层在边坡以较密排列打入土钉（钢筋）并注水泥浆，强化受力土体，并在土钉坡面设置钢筋网，分层喷射混凝土，使土体、钢筋与喷射混凝土面板结合。亦称喷锚支护、土钉墙。在基坑边壁形成钉土复合土体，提高土体的力学强度，限制土体的变形，从而使基坑或边坡保持稳定。土钉的设置方向与土体可能发生的主拉应变方向大体一致，通常接近水平并向下呈不大的倾角，基本形式如图3.2-1。

 

　　图3.2-1土钉支护形式

 

　　图3.2-2土钉支护工程实例

 

　　2）优缺点分析

 

　　优点：材料用量和工程量少，施工速度快。混凝土量连同土钉面层钢筋网的钢量也甚为有限，材料用量远低于桩支护和连续墙支护，施工速度较快；施工设备轻便，操作方法简单；结构轻巧，柔性大，有很好的延性。土钉支护结构自重小，并具有非常良好的抗地震及抗车辆震动的能力；施工所需的场地较小，能紧贴既有建筑物进行基坑开挖；经济，土钉支护比一般的背拉锚杆支护节约总造价10-30%，比起灌注桩等支护节约造价1/3-2/3。

 

　　缺点：现场需有允许设置土钉的地下空间，如为永久性土钉，更需长期占用这些地下空间，当基坑附近有地下管线或建筑物基础时，则在施工时有相互干扰的可能；因土钉支护为基坑开挖一层支护一层，层与层之间存在搭接，易出现变形等情况；

 

　　在松散砂土、软塑、流塑性粘土以及有丰富地下水的情况下不能单独使用土钉支护结构，必须与其他的土体加固方法相结合。尤其在饱和粘性土及软土中设置土钉支护更需特别谨慎，土钉在这些土中德抗拔力底，软土的徐变还可使支护位移量显著增加，不建议在软土中设置土钉支护。

 

　　（2）地下连续墙

 

　　1）工艺介绍

 

　　地下连续墙是利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成一道具有防渗水、挡土和承重功能的连续的地下墙体。

 

　　目前在基坑工程中应用的地下连续墙形式有以下几种：

 

　　（1）壁板式：应用最多的地下连续墙形式，用于直线形、圆弧形、折线形墙段。

 

　　（2）T形及Π形地下连续墙：适用于基坑开挖深度较大，支撑垂直间距较大的情况。

 

　　（3）格形地下连续墙：这是一种将壁板式及T形地下连续墙组合成的结构，靠自重维持墙体的稳定，已用于大型的工业基础。

 

　　（4）预应力U形折板地下连续墙：折板是一种空间受力结构，具有刚度大、变形小能节省材料的新型地下连续墙形式。

 

　　2）优缺点分析

 

　　优点：施工时震动少，噪声低；能够紧邻相邻的建筑及地下管线施工，对沉降及变形较易控制；墙体刚度大、整体性好，因而结构和地基变形都较小，即可用于超深围护结构，也可用于主体结构；耐久性及抗渗性能较好；可实行逆作法施工，有利于施工安全，并加快施工进度。

 

　　缺点：在一些特殊地质，如很软的淤泥质土、含漂石的冲击层等地质条件下施工难度很大；如果施工方法不当或当施工地质条件特殊，可能出现相邻墙段不齐和漏水问题；地下连续墙如果作为临时挡土结构，比其他方法所耗费用要高；

 

　　在城市施工时，废泥浆处理比较麻烦。

 

　　（3）柱列式钻孔灌注桩

 

　　1）工艺介绍

 

　　灌注桩属于柱列式挡土墙，是把单个钻孔灌注桩体并排连续起来形成的地下挡土结构，桩径一般为600～1200mm。这些单个桩体可在平面布置上采取不同的排列形式形成连续的板式挡土结构，来支撑不同地质和施工技术条件下基坑开挖时的侧向水土压力。图1列出了几种常用柱列式挡土墙形式。

 

　　其中，间隔排列式如图图3.2-3（a）适用于无地下水或地下水位较深，土质较好的情况；一字形相切式如图图3.2-3（b）往往因在施工中桩的垂直度不能保证及桩体扩颈等原因影响桩体搭接施工，从而达不到止水要求；搭接排列式如图图3.2-3（c）、图图3.2-3（d）。因此，在地下水位较高的软土地层中，最常用的是间隔排列与防水措施结合的方法，如图图3.2-3（e）。

 

　　2）优缺点分析

 

　　优点：钻孔灌注桩柱列式挡土墙的优点在于施工工艺简单，平面布置灵活，刚度较大；适用于软土地层，开挖深度可在5～12m。

 

　　缺点：防渗和整体性较差；近年来，通过大量基坑工程实践，以及随着防渗技术的提高，钻孔灌注桩适用的深度范围已逐渐被突破。

 

　　（4）钢板桩支护

 

　　1）工艺介绍

 

　　钢板桩多采用带锁口或钳口的热轧型钢，钢板桩靠锁扣或钳口相互连接咬合，形成连续的钢板连续墙，用来挡土和挡水。钢板桩断面形式很多，不同国家都制定有各自的规格标准，我国最常用的钢板桩为拉森板桩。

 

　　钢板桩是一传统支护结构，它是将钢板桩打入土层，设置必要的支撑或拉锚，抵抗土压力和水压力并保持周围地层的稳定，确保施工安全。钢板桩支护结构，有永久性结构和临时性结构两类，其中用于深基坑围护的多为临时性结构。钢板桩围护结构作为临时性结构，是由钢板桩挡墙和钢板桩支撑结构（或拉锚结构）组成的。支撑结构一般由纵向围檩、水平横撑、角撑、水平及垂直联系杆件等组成。

 

　　2）优缺点分析

 

　　优点：板桩材料质量可靠，在软弱土层中施工速度快，施工也较简单，具有较好的挡水性，并且可拔出多次重复使用，降低成本。

 

　　缺点：施工噪音及振动较大，刚度小，变形大，需注意接头防水，拔桩时容易引起土体移动，导致周围环境发生较大的沉降。

 

　　（5）SMW工法围护桩

 

　　1）工艺介绍

 

　　SMW工法是SoilMixingWall的简称，它是一种劲性复合围护结构，该工法通过在各施工单元之间采取重叠搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材料，至水泥结硬，形成一道具有一定强度和刚度、连续完整、无接缝的地下墙体。将承载与防渗挡水结合起来，使之成为同时具有受力和抗渗双重功能的支护挡墙。这种结构充分发挥了水泥土混合体和受拉材料的力学特性，同时具有经济、工期短、高止水性、对周围环境影响小等特点。该工法作为基坑围护结构的一种施工方法得到了广泛的应用。

 

　　SMW挡土墙具有以下功能：止水墙的功能；承担抵抗侧压的功能；承担拉锚或逆作法工程中荷载的垂直分量的功能。当围护结构的挡土功能完成后，回收型钢并可重复利用。常见的型钢水泥土复合桩的断面布置形式有5种，详见图3.2-4。

 

　　工程上按型钢在搅拌桩截面中的位置分成两种形式：半位和全位。半位形式即型钢只布置在搅拌桩受拉区，以提高桩的弯曲抗拉性能，而主要压力由水泥土承担，如图3.2-4（d）、图3.2-4（e）；全位形式即型钢在搅拌桩中全截面布置，既承担拉力又承担压力，如图3.2-4（a）、图3.2-4（b）、图3.2-4（c）。半位形式可节省钢材，充分利用材料特性；全位形式则全面承担载荷，提高截面刚度。按受力单元承载大小，布置型钢有3种形式：“满堂”；“1隔1”；“1隔2”。“满堂”即每个搅拌桩单元内都有型钢；“1隔1”即间隔一个搅拌桩单元布置型钢；“1隔2”即间隔两个搅拌桩单元布置型钢。“满堂”形式用于作用载荷较大的情形，所需的型钢量很大；“1隔1”和“1隔2”形式用于作用载荷相对较小的情形，所需的型钢量较少。

 

　　图3.2-4型钢水泥土复合桩的断面布置形式

 

　　与地下连续墙和钻孔灌注桩相比，SMW工法围护桩具有对周围地基影响小、高止水性、地层适应性强、造价低等优点。目前SMW工法的成墙厚度可在550～1300mm之间，最大深度达65m。

 

　　2）优缺点分析

 

　　优点：SMW挡土墙主要是把水泥土的止水性能和芯材的高强度特性有效地组合而成一种抗渗性好、刚度高、经济的围护结构，同其它围护型式相比，有以下特点：

 

　　抗渗性好：由于桩体水泥浆强化剂与土体能反复充分搅拌且桩与桩之间互相咬合搭接，无施工冷缝，所以这种围护结构比地下连续墙具有更高的止水性。

 

　　整体刚度大、强度高：由于深层搅拌桩可施工成很厚的墙体，而且无施工冷缝，本身刚度很高，而插入的H型钢又具有很高强度。

 

　　工程造价低：由于水泥土搅拌桩施工设备少，加上H型钢可回收，使其造价低于地下连续墙的60%，比柱列式钻孔灌注桩低；同时由于其刚度较大，基坑开挖时还可减少一道支撑费用。

 

　　适用范围广：它能适应于多种地层条件，可在粘性土、粉土、砂砾石和单轴抗压强度地60MPa以下的岩石中应用。尤其是在6m～12m深基坑中支护更适用。

 

　　施工速度快：由于采用就地将原土加固的方式施工而一次性筑成墙体，施工工艺简单，施工效率高，所需工期较其它工法为短。

 

　　对环境影响小：由于施工时是就地对土体进行切削搅拌，相对其它围护结构施工对周围土体的扰动较小，无水土流失，引起的沉降也就较小。

 

　　环境污染小：废土外运量较其它施工方法少、施工时无泥浆污染、噪声较小、振动也较小。

 

　　缺点：型钢不能完全回收。

 

　　2小结

 

　　综合各种基坑支护方法，针对各客站改造施工中的实际情况，考虑各方面因素，选择有针对性的基坑支护方案，保证基坑支护的稳定，顺利的完成各阶段施工任务。

 

　　参考文献：

 

　　[1]GB50091-99.铁路车站及枢纽设计规范[S].中国计划出版社.

 

　　[2]《铁路营业线施工安全管理办法》.