摘要: 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。
Abstract:
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.
1. 引言
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 [1] 对SMW工法三轴水泥土搅拌工艺在建筑基坑围护中的应用进行了分析，在粉质粘土层取得了预期施工目标。康璞 [2] 应用SMW工法桩 + 组合型钢支撑的支护体系在软土地区进行围护，能够满足支坑桩变形要求。
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。
2. 工程概况
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。
3. 车站各出入口及风亭详细特征信息
车站各出入口及风亭详细特征信息见表1。
Table 1. Detailed characteristic information of station entrances, exits, and wind pavilions
表1. 车站各出入口及风亭详细特征信息
4. 各出入口及风亭地质情况
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。
5. SMW工法桩、钻孔灌注桩、三轴搅拌桩工法介绍及对比
SMW工法桩适应性强 [3] ，通过旋转搅拌钻头在不同土质中混合添加剂，形成连续墙体，适用于地铁车站围护、挡土墙和地基加固。钻孔灌注桩具有强大的适应性和承载力，通过在地面钻孔并注浆形成桩体，适用于多种土质，特别适合大型桥梁和地铁车站等工程 [4] 。三轴搅拌桩通过在地下连续形成墙体，类似于SMW工法桩，但加入外部添加剂，适用于不同土质，施工速度快、质量高，适合地铁车站附属围护等工程 [5] 。
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。
6. 施工工法比选
Table 2. Comparison of construction methods
表2. 施工工法比选
施工工法比选见表2。
7. 沉降观测情况
Figure 1. Surface settlement values for four different construction methods
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。
Figure 2. Relative frequency of surface settlement values for four different construction methods
图2. 四种不同工法地表沉降值相对频率
8. 结论
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。