摘 要: 通过对处于全新世冲淤沉积层的南京地铁元通站围护结构的比选，认为在全新世冲淤沉积层中的长大基坑施工可以采用咬合桩作为围护结构，这样既可以加快施工进度，又能降低工程造价，将对今后建设提供理论支持。

关键词: 冲淤沉积层，咬合桩，地下连续墙

 

      南京地铁元通站为全地下车站，车站主体全长约为 240 m，位于古秦淮河至长江形成的冲积地带，在地质年代中属全新世冲淤沉积层^［1］，淤泥质土为流塑状，粉性土为稍密 ～ 松散状，部分为中密; 土层序号为②_{－ 3c3}层中含有承压水，由于离长江较近，承压水与江水连通，具有水头高、降压难度大的特点。

 

      1) 元通车站的基坑开挖深度较大，基坑一般开挖深度为 13． 0 m，其中换乘节点区开挖深度为 19 m，与此同时承压水的埋藏深度又较浅，一般为地表下 21 m 左右，透水层厚度较大。2) 基坑围护工程的环境要求不高^［2］，基坑的变形保护等级可采用 3 级标准，地面最大沉降量不大于 0． 5%H，围护结构最大水平位移不大于0． 7% H，其中 H 为基坑的开挖深度，这为基坑灵活选用围护结构创造了条件。

 

      由于元通站基坑长约为 240 m、宽约为 23 m，沉井( 箱) 法施工难于适应实际情况，况且本工程为陆上基坑，使用沉井( 箱) 势必使工程造价大幅度上升，故排除该围护结构; 本基坑标准段开挖深度为 13． 0 m，其中换乘节点区开挖深度为 19 m，自立式水泥土挡墙和板桩式围护均不适用，与此同时，SMW 工法由于目前施工机具的原因，其搅拌深度一般只能达到 18 m ～20 m( 国内有个别工程的搅拌桩深度有达到 25 m 的报导) ，技术上不能满足换乘节点区开挖深度为 19 m 的要求，在车站围护结构比选中也不予以考虑; 由于本场地上部为软塑 ～ 流塑的软土，下部为粉细砂和中砂，而且地下水位较高，挖孔桩难于适应; 组合式围护( 钻孔灌注桩和搅拌桩) 和咬合桩( 全套管咬合桩) 围护造价相当，但由于咬合桩围护结构可以作为主体永久结构的一部分，而组合式围护仅仅作为临时的支护结构，在后期地下建筑构造时组合式围护所付出的代价更大。故本工程的地铁车站基坑的围护结构在地下连续墙、咬合桩( 搭结配置的柱列式围护结构) 中进行选择。

      1) 地下连续墙的优点^［3，4］。a． 可减少工程施工对环境的影响；由于地下连续墙施工时振动小，噪声低，能够紧贴相近的建筑及地下管线施工，对沉降和变位较易控制。b． 地下连续墙为整体连续结构，目前国内的施工工艺决定现浇厚度一般不少于 60 cm，钢筋保护层较大，故耐久性好，抗渗性能也较好。c． 地下连续墙的刚度较大、整体性好，结构和地基的变形都较小，因而可用于超深围护结构，也可用于主体结构。d． 对于使用地下连续墙的基坑，可实施逆筑法施工，有利于施工安全，同时也有利于加快施工进度，降低造价。

      2) 地下连续墙的缺点。a． 弃土以及废泥浆的处理问题: 用于地下连续墙施工时需要大量的护壁泥浆，老化或变质的泥浆如果处理不当，会造成新的污染。b． 槽壁坍塌问题: 引起槽壁坍塌的原因多种多样，既可能是地下水位的急剧上升，护壁泥浆液面的急剧下降，也可能是泥浆的性质不当，或地层中有砂性夹层，槽壁的坍塌轻则引起墙体混凝土超方或结构尺寸超出允许的界限，重则可能引起相邻地面的沉降、坍塌，从而危害临近建筑和地下管线的安全。c． 地质条件和施工的适应性问题: 根据国内的工程实践经验，地下连续墙最适应的还是软塑、可塑的粘性土层，地层条件复杂时，还会增加施工难度和影响工程造价。d． 地下连续墙施工需专用机具设备，机械化程度高，但由于国内在地下连续墙施工机具的国产化方面进展不大，所需设备大多需要进口，故其造价较高。

      全套管咬合桩^［5］围护结构的实质是搭结配置的柱列式围护，根据相互搭结的桩的类型不同又可分为全套管灌注桩与全套管灌注桩的咬合、旋转钻钻孔桩与旋转钻钻孔桩的咬合、全套管灌注桩与旋转钻钻孔桩的咬合等等，全套管咬合桩在深圳地铁建设中已经获得了应用，同时其施工质量能得到可靠保证，故结合全套管咬合桩围护结构探讨该类结构的技术特点。

      1) 文明施工条件好、环境污染少、振动小。该施工工艺不需要泥浆护壁，不需要设置泥浆池，减少了泥浆对工地的污染; 施工过程中完全在钢套管的保护下进行孔内抓土作业，抓出的土、泥、砾石等可以直接运走，也可以直接整齐地堆放在周围弃土场待晚上运走，使工地显得干净、整洁、文明; 该施工工艺由机器抱住钢套管进行旋转、下压、振动非常小，对周围居民噪声干扰小，同时对周围地层、地面影响也比较小。2) 对沉陷和变形容易控制，能紧邻相近的建筑物和地下管线施工。3) 成孔精度能得到有效保证，因而咬合桩围护结构具有良好的止水效果。4) 该施工工艺对施工的安全、质量有保证，特别不像人工挖孔桩那样安全性差、质量不易保证。该施工工艺在钢套管保护下，完全用机械化作业，不需人员下井，对人员的安全和对混凝土的灌注质量得到保证。5) 咬合桩结构的整体性较好，由于一序桩和二序桩之间的相互咬合，形成良好的整体结构。

      1) 咬合桩主要的缺点同挖孔桩、泥浆护壁钻孔桩以及地下连续墙一样，遇到孤石和岩层时，钻孔十分困难，同时也会出现钢筋笼上浮和下沉的问题。2) 其不同于其他围护结构的问题，主要是在施作二序桩过程中，由于相邻的第一序桩混凝土处于未初凝状态，随着钻孔的加深，第一序桩有可能出现混凝土管涌现象，必须采取相应的措施防止管涌的发生。3) 对一序桩的混凝土缓凝时间有特殊要求，同时对二序桩的施工时间也有特殊要求，必须在一序桩混凝土终凝之前完成二序桩的切割成孔。

      基坑围护结构工程的造价一般由以下方面组成^［6］: 围护结构的材料费、施工费、设备费、人工费; 基坑支撑费用; 基坑土方开挖和运输费、弃土费、回填费; 环境保护费; 施工监测费等。其中不同的基坑开挖施工方案对围护结构的材料费及围护结构的施工费、设备费、人工费等有较大影响，所以选择稳定、安全、可靠、快速而又经济的围护方案，应是首先考虑的问题。

      针对元通站基坑的地下连续墙以及咬合桩围护三种围护结构的比选方案，正如上文所述，不同基坑围护方案的经济效果差别主要由围护结构的材料费、施工费、设备费、人工费等因素影响决定。

      根据车站主要参数和定额的相关单价将两种围护结构的经济指标计算结果示于表 1，表 1 仅仅是围护结构自身的造价，不包括基坑开挖、土方外运及回填、支撑架设、环境保护及施工监测等费用。

      从表 1 可以看出，咬合桩围护结构的造价比地下连续墙围护结构要经济的多。综上所述，对于元通站基坑采用全套管咬合桩围护方案具有一定的经济优势，它是一种值得推荐的方案。

 

      在全新世冲淤沉积层中的长大基坑施工可以采用咬合桩作为围护结构，这样既可以加快施工进度，又能降低工程造价。

 

［1］ 李俊才，殷 雷，成 俊． 南京地区基坑支护设计现状及存在的问题［J］． 地质灾害与环境保护，2001( 3) :258-262．

［2］ 陈希文． 南京地铁一号线地下车站基坑分类［J］． 江苏地质，2002( 3) : 165-170．

［3］ 施仲衡． 地下铁道设计与施工［M］． 西安: 陕西科学技术出版社，1997．

［4］ 杨光华，陆培炎． 深基坑开挖中多撑或多锚式地下连续墙的增量计算法［J］． 建筑结构，1994( 8) :28-32．

［5］ 于明华． 钻孔咬合桩施工技术［J］． 隧道建设，2003，23( 2) :23-27．

［6］ Rabeler，Robert C． ，Bedenis，Timothy H． ，Thelen，Michael J． ，High capacity drilled cast-in-place piles． Geotechnical Special Publication，2000( 100) : 125-139．

［7］ 王安龙． 钻孔咬合桩———地铁工程围护结构新型式［J］． 铁道工程学报，2003( 1) :53-59．