城市地铁车站附属(出入口、风亭)施工一般位于城市核心地段，周边环境复杂，影响因素多，附属围护结构的工法选用不仅受地质水文条件、施工场地、周边建构筑物及重要管线的影响；还要从围护体系受力验算、施工可行性、经济等方面论证工法。本文结合现场附属各出入口及风亭工法应用分析，结合地表沉降及开挖过程渗漏分析，得出SMW工法桩、钻孔灌注桩 + 三轴搅拌桩在粉砂层地层及城市地段应用效果较佳。 The construction of ancillary structures (entrances, wind pavilions) for urban subway stations is typically located in the core areas of cities, characterized by complex surroundings and multiple influencing factors. The selection of construction methods for ancillary enclosure structures is influenced not only by geological and hydrological conditions, construction sites, and surrounding structures and important pipelines, but also needs to be justified from the aspects of structural system stress analysis, construction feasibility, and economic considerations. This paper combines on-site analysis of the application of various construction methods for entrances, exits, and wind pavilions, along with analysis of surface settlement and excavation process leakage. It concludes that the application effect of SMW pile method and the method of drilled cast-in-place piles combined with triple-axis mixing piles is better in areas with sandy soil and in urban areas.
城市地铁车站附属(出入口、风亭)施工一般位于城市核心地段，周边环境复杂，影响因素多，附属围护结构的工法选用不仅受地质水文条件、施工场地、周边建构筑物及重要管线的影响；还要从围护体系受力验算、施工可行性、经济等方面论证工法。本文结合现场附属各出入口及风亭工法应用分析，结合地表沉降及开挖过程渗漏分析，得出SMW工法桩、钻孔灌注桩 + 三轴搅拌桩在粉砂层地层及城市地段应用效果较佳。
SMW工法，钻孔灌注桩工法，三轴搅拌桩工法，围护施工
Weidong Pan
Changzhou Metro Group Co., Ltd., Changzhou Jiangsu
Received: Aug. 20th, 2023; accepted: Sep. 11th, 2023; published: Sep. 25th, 2023
The construction of ancillary structures (entrances, wind pavilions) for urban subway stations is typically located in the core areas of cities, characterized by complex surroundings and multiple influencing factors. The selection of construction methods for ancillary enclosure structures is influenced not only by geological and hydrological conditions, construction sites, and surrounding structures and important pipelines, but also needs to be justified from the aspects of structural system stress analysis, construction feasibility, and economic considerations. This paper combines on-site analysis of the application of various construction methods for entrances, exits, and wind pavilions, along with analysis of surface settlement and excavation process leakage. It concludes that the application effect of SMW pile method and the method of drilled cast-in-place piles combined with triple-axis mixing piles is better in areas with sandy soil and in urban areas.
Keywords:SMW Method, Drilled Cast-in-Place Pile Method, Triple-Axis mixing Pile Method, Enclosure Construction
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随着科学技术的高速发展，地面运输变得越来越拥堵，开发地下交通的需求也越来越高，对施工现场进行围护是施工的重要一环。薛甲伟 [
通过对比分析SMW工法桩工法、钻孔灌注桩工法、三轴搅拌桩工法以及钻孔灌注桩 + 三轴搅拌桩工法四种工法施工后16个周期内(每个周期为一周)地表沉降量的趋势与大小，可以分析得出SMW工法桩、钻孔灌注桩 + 三轴搅拌桩在粉砂层地段应用效果较好。
勤业站位于勤业路与长江中路路口，沿勤业路东西向设置，与规划3号线“T”型换乘。站点周边建构筑物较多，车站北侧有常州市五星程控交换局、勤业邮电局办公楼；西北象限有小区接待中心，高成莱茵花苑G5楼；西南侧为勤业综合市场，为规划拆迁区域；东北侧有勤业四村混5房屋；东南侧为勤业四村混6房屋。车站共设4个出入口、3个风道、3个安全出入口，其中2号、3号安全出入口分别与1号、2号风亭合建，4号出入口与3号风亭合建。
车站各出入口及风亭详细特征信息见表1。
| 附属单体 | 围护形式 | 周边环境 |
|---|---|---|
| 1号出入口 | φ850@600 SMW工法桩 | 勤业四村房屋(车站东北象限，混5房屋，条形基础，距离1号出入口约18.42 m) |
| 2号出入口 | φ800@1000 钻孔灌注桩 + φ850@600三轴搅拌桩 | 小区接待中心(车站西北象限，混2，φ500粉喷桩，桩长10.0 m，距离2号出入口基坑约11.15 m)、高成莱茵花苑G5楼(车站北侧，砼4，预制静压桩，桩长12.0~16.0 m，距离2号出入口约8.97 m) |
| 3号出入口 | φ850@600 SMW工法桩 | 拆迁菜场 |
| 1号安全出入口 | φ850@600 SMW工法桩 | 五星程控交换局(车站北侧，混3，满堂基础，基础埋深4.0 m左右，距离1号安全出入口基坑约3.87 m)、勤业邮电局办公楼(车站北侧，混3，桩径400，桩顶埋深2.0 m左右，距离1号安全出入口基坑约6.36 m) |
| 1号风亭2号安全出入口 | φ850@600 SMW工法桩 | 拆迁菜场 |
| 2号风亭3号安全出入口 | φ850@600 SMW工法桩 | 拆迁菜场 |
| 3号风亭4号出入口 | φ800@1000钻孔灌注桩 + φ850@600三轴搅拌桩 | 限勤业四村房屋(车站东南象限，混6房屋，桩基础，桩底标高相对于外地表−9 m~−12 m距离3号风亭基坑约15.37 m) |
表1. 车站各出入口及风亭详细特征信息
基坑开挖深度范围内主要土层为：①层填土、②1粉质粘土、②3淤泥质粉质粘土、②4粉质粘土、③2粘土、⑤1粘质粉土夹粉砂、⑤2粉砂，其中粘质粉土夹粉砂层及粉砂层为透水层，⑤1粘质粉土夹粉砂、⑤2粉砂为第I1承压含水层，水头标高为−0.28~1.92 m。坑底以下存在⑧1为I2承压含水层，水量较丰富，根据地勘资料显示，车站范围内I1承压含水层与I2承压含水层之间的⑥2隔水层为局部分布，第I2承压水根据长期水位观测，水头标高−1.96~1.38 m。
SMW工法桩适应性强 [
三种工法是SMW工法桩、钻孔灌注桩和三轴搅拌桩。这些地基加固与围护工法在处理土壤和提供地基支撑方面都有不同特点。SMW工法桩通过搅拌钻头混合外部添加剂与原土形成连续墙体，适用于软土、黏土、砂土和淤泥地层，施工效率高，但可能产生一定振动和噪音。钻孔灌注桩在地面钻孔后将混凝土灌注形成桩体，适用于软土、黏土和岩石等多种土质，具有较大的承载力，施工较复杂，需处理泥浆。三轴搅拌桩通过连续形成墙体，在不同土质条件下施工，施工速度快，成本较低。根据工程要求和地质条件，工程师需综合考虑这些特点来选择最合适的工法，确保工程的安全、稳定和经济效益。
| 序号 | 施工工法 | 适用条件 | 优点 | 缺点 | 造价分析 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | SMW工法桩 | 适用于各种土质条件，尤其在软土、黏土、砂土和淤泥等地层中，能够形成稳定的连续墙体，改善地基稳定性和抗侧力能力 | 适用于各种土质条件，提供稳定的连续墙体，改善地基稳定性和抗侧力能力，施工效率高，质量可控。 | 施工初期可能产生较大的振动和噪音，对周边环境造成一定影响。 | 施工效率较高，工期相对较短，能够快速形成连续墙体，减少施工时间成本。需要使用特殊的搅拌设备和硬化剂，这些设备和材料的采购和运输费用会增加一定成本。 |
| 2 | 钻孔灌注桩 | 适用于软土、黏土和岩石等多种土质条件，具有较大的承载力和抗侧摩阻能力，特别适合用于较大荷载和深基坑支护。 | 适用于软土、黏土和岩石等多种土质条件，具有较大的承载力和抗侧摩阻能力，施工速度相对较快。 | 施工过程中需要处理排出的泥浆，可能会引起地层的液化现象，需要特殊措施加以控制。 | 适用范围广，可以在不同土质条件下施工，但钻孔灌注桩的施工较为复杂，会增加一定的劳动力和机械设备费用。需要处理排出的泥浆，对地层液化问题进行控制，会增加一定的处理成本。 |
| 3 | 三轴搅拌桩 | 适用于各种土质条件，尤其在软土、黏土、砂土和淤泥等地层中，能够形成连续墙体，施工速度快、工程质量高、成本较低。 | 适用于各种土质条件，能够形成连续墙体，施工速度快、工程质量高、成本较低。 | 对于一些坚硬的土层或岩石地质，搅拌效果可能较差。 | 施工速度较快，工程质量高，能够有效降低施工成本。需要使用特殊的搅拌设备，设备租赁或购买费用会增加一定成本。 |
| 4 | 钻孔灌注桩 + 三轴搅拌桩 | 综合了钻孔灌注桩和三轴搅拌桩的优势，适用于复杂地质条件，如软弱土层、复合土层和地下水位较高的情况，提供较大的承载力和稳定性。 | 综合了两种工法的优势，适用于复杂地质条件，提供较大的承载力和稳定性，适用范围广。 | 由于是组合工法，施工过程相对复杂，可能增加一定的施工难度和成本。 | 综合了两种工法的优势，能够在复杂地质条件下施工，提供较大的承载力和稳定性。由于是组合工法，可能会增加一定的施工难度和成本，但相比单独使用两种工法，综合成本更低。 |
表2. 施工工法比选
施工工法比选见表2。
图1. 四种不同工法地表沉降值
通过对地铁车站不同出入口以及风亭采用不同的施工工法进行施工，通过人工以七天为一个周期对地表沉降值进行测量，能够明显地看出在粉砂地质，地表沉降值都是有一个先上升后下降的趋势，并在第三到八周内产生沉降最大值，其中SMW工法桩工法，钻孔灌注桩 + 三轴搅拌桩工法地表沉降值相对较小，稳定在0~2 mm之间，SMW工法桩、钻孔灌注桩 + 三轴搅拌桩在粉砂层地层及城市地段应用效果较佳。四种不同工法的地表沉降值见图1。其中周期1~16，为十六个周期，每个周期为一周。
下图2通过使用高斯公式进行计算，对地表沉降值进行频率分析和相对频率分析，得出SMW工法桩工法和钻孔灌注桩 + 三轴搅拌桩在地表沉降值得的情况下这说明了，这两种工法施工后的地表沉降值更小，SMW工法桩、钻孔灌注桩 + 三轴搅拌桩在粉砂层地层及城市地段应用效果较佳。
图2. 四种不同工法地表沉降值相对频率
综合不同出入口和风亭的施工，以七天为周期对地表沉降值进行测量，结果显示在粉砂地质中，地表沉降值呈先上升后下降趋势，在第三到八周内达到最大值。其中，采用SMW工法桩和钻孔灌注桩 + 三轴搅拌桩工法的地表沉降值相对较小，稳定在0~2 mm范围内，表明这两种工法在粉砂层和城市地段应用效果较佳。通过高斯公式的频率分析，也进一步确认了SMW工法桩和钻孔灌注桩 + 三轴搅拌桩工法在地表沉降控制方面表现出更小的值，验证了它们在粉砂地质条件下的优越性。这些研究结果为地下工程的选择和设计提供了重要依据，特别是在类似粉砂地质和城市环境下的应用。
潘慰栋. 地铁车站附属围护施工工法比选及应用Comparison and Application of Construction Methods for Subway Station Ancillary Enclosures[J]. 土木工程, 2023, 12(09): 1233-1237. https://doi.org/10.12677/HJCE.2023.129143