地铁车站超宽基坑设计及施工探讨_精品文档.pdf

1、2009年 第2期第35卷 总第148期161 2009年4月地铁车站超宽基坑设计及施工探讨李青(中铁二院工程集团有限责任公司,四川 成都 610031)摘 要:在复杂地质条件下,地铁超宽基坑施工安全是一个重点。南京地铁二号线集庆门大街站位于城市主要干道下,为三线平行换乘车站,基坑宽度达4214 m,地质及水文条件均较差,类似工程有许多经验教训值得总结借鉴。通过对支护结构、支撑体系、地基加固、降水、开挖放坡等设计及施工措施,达到保证基坑安全、控制支护体系变形及支撑稳定、保护周边环境的目的。关键词:三线换乘;集庆门大街站;超宽基坑;加固;降水;放坡 中图分类号:U231 文献标识码:B文章编号:

2、1672-4011(2009)02-0161-021 工程概况地铁工程是一个城市大都市化的标志,而其中形成整个城市地铁线网才能使其发挥重要交通功能作用,多条线路的换乘则成为现在地铁车站设计的重要内容之一。南京地铁二号线集庆门大街站在南京市地铁线网规划中既是二号线的中间车站之一,同时又是整个城市环线(六号线)的中间站点,将来又是二号线过江西延支线的始发站,为一个三线换乘车站。南京地铁二号线集庆门大街站位于南京市河西地区的江东南路与集庆门大街交叉口的十字路口下,江东路规划道路宽约80 m,为双向10车道,集庆门大街规划道路宽约50 m。车站附近的主要建筑有长江医院、诺玛特商场等,与车站主体距离大约

3、20 m。本车站采用双岛式平行换乘模式,标准段宽度4814 m,总长31212 m,车站总平面布置见图1。图1 车站总平面图车站主体结构采用双层七跨现浇钢筋混凝土矩形框架结构,围护结构采用1 000800 mm套管钻孔咬合桩。车站结构总宽度4814 m、总高度12146 m,车站中心处覆土厚度3 m,车站标准段横剖面见图2。车站范围内从上至下地层主要为杂填土层、淤泥质粉质粘土层、粉细砂层等,整个场地地质条件较差,地下水位较高,位于地面下2 m左右,地质剖面见图3。一般标准地铁车站为单个岛式车站,车站结构为双层双跨或双层三跨框架结构,车站宽度一般为20m左右。综上所述,本地铁车站宽度远大于一般标

4、准车站,且周边环境及地质条件复杂,如何很好的进行基坑工程设计及施工成为一个主要工程重点。2 既有工程实例情况分析常见的地铁工程中尚未见如此宽的基坑,广州地铁1号线公园前站与2号线换乘时采用一岛两侧的站台模式,但车站换乘模式为竖向垂直换乘,车站标准段宽度仅3115m左右,且其地质条件相对较好,其设计及施工的借鉴意义不大。在其他市政工程中有与本工程相类似的基坑工程,如武汉过江隧道引道段、上海中环线下穿隧道基坑等,对上述工程的设计及施工进行了较为深入的了解和分析。武汉过江隧道引道段位于长江岸边,为双向8车道,基坑宽度约3715 m,基坑最深处约18 m左右,基坑所处地层主要为杂填土、砂层、淤泥质粉质

5、粘土等,地质条件相对较差,地下水位也相对较高。基坑支护结构采用钻孔灌注桩加搅拌桩止水帷幕,支撑体系采用钢管内支撑,基坑中部设置临时立柱以满足支撑体系的整体稳定,基坑内辅以搅拌桩抽条加固及坑内降水对坑内地层进行改良。在施工过程中,由于工期相对紧张,坑内加固实施完毕后即进行了基坑开挖,发生了坑内土体向开挖面整体倾斜造成中162 2009年4月2009年 第2期第35卷 总第148期间临时立柱桩变形失效的事件(如图4所示),从而引起支撑失稳,基坑围护结构变形很大。图4 工程现场照片(临时立柱剪切破坏)上海中环线下穿隧道基坑工程为双向8车道,基坑宽度为3218 m,基坑最深处约12 m左右,基坑所处地

6、层主要为上海地区的软土层,地质条件相对较差,地下水位也相对较高。基坑支护结构采用S MW工法桩,支撑体系采用钢管内支撑体系,基坑中部设置临时立柱以满足支撑体系的整体稳定。在基坑开挖施工期间,曾发生由于开挖纵向坡度原因,引起土体向开挖面倾斜滑移,剪断临时立柱、支撑断裂脱落的事故,如图5所示。图5 工地照片(土体滑移引起临时立柱破坏,支撑断裂、脱落)从上述工程实例可以看出,超宽基坑设计中主要应注意开挖期间土体沿纵向的稳定问题。3 本工程设计及施工措施探讨本工程由于处于南京市河西地区,属长江冲积平原地带,地质条件较差,地下水位较高,与上述工程地质条件相类似,在设计中为保证基坑开挖的安全,设计中采用了

7、以下工程措施:(1)基坑围护结构采用刚度较强的套管钻孔咬合桩,其直径为1 000 mm、间距为800 mm,既保证了支护结构的整体刚度,又通过桩间咬合达到止水的效果。(2)基坑内部进行了地基抽条深层搅拌桩加固及降水措施,对基坑内的土体进行改良。加固范围从地面至基坑面下3 m左右,为严格控制围护结构变形、减少基坑外的地面沉降变形,特别在基坑内沿基坑周边设置了3 m宽的加固裙带,加固平面图如图6所示。同时对加固施做时间及降水时间等做了详细要求:对于加固施做时间要求在围护结构施做的同时进行加固,以便在基坑开挖时加固体能够达到一定的设计强度要求;由于本工程基坑宽度及长度均较大,对于降水要求整个基坑进行

8、整体降水,以便基坑内土体进行整体固结沉降,避免基坑一端降水引起基坑内地下水向基坑一端流动从而带动基坑内土体向一端滑移。(3)为保证基坑开挖期间基坑内土体稳定,设计及施工时要求沿基坑纵向的放坡进行台阶式放坡,放坡台阶根图6 基坑内土体加固平面示意图据支撑设计情况设置台阶数量,纵向坡率必须满足相应地层的自稳要求的12的坡率。(4)根据计算情况,当基坑开挖时,特别是基坑向下开挖期间,围护结构下部有向基坑内变形的趋势、而顶部有向基坑外变形的趋势,从而引起第一道支撑发生松弛的现象(如图7所示),严重时可能引起第一道支撑失效,加剧围护结构的变形。为控制上述情况发生,设计中考虑第一道支撑采用钢筋混凝土支撑,

9、与围护结构顶部冠梁进行有效连接,必要时起到抗拉作用。(5)在工程实施过程中,由于基坑宽度很大,钢管支撑的长度很长,难以一次进行吊装施工,需在基坑内进行钢管支撑的连接,从而引起基坑开挖完成至支撑架设完成之间的时间较长,增加围护结构的变形,如采用分层开挖架设钢管支撑,则支撑下部空间较小,不方便机械挖土施工。根据以上情况,结合本工程基坑宽度较大的特点,设计中有考虑了基坑横向台阶放坡的施工方法(如图8所示),既保证了支撑架设时间长不会引起围护结构变形过大,又满足了机械施工的可能。4 结论本工程的基坑宽度远远大于一般地铁车站的标准基坑宽度,地质及水文条件也相对较差,采取切实可行的设计及施工措施是保证基坑开挖期间整个基坑安全的重点。现工程主体结构已施工完毕,通过文中所采用的设计及施工措施,有效地降低了施工风险、控制了支护结构变形、减少了对周边环境的影响,基坑安全得以保证,工程施工工期也满足了要求。I D:4707参 考 文 献:1JGJ120-99,建筑基坑支护技术规程 S.2JGJ94-94,建筑桩基技术规程 S.3JGJ79-2002,建筑地基处理技术规范 S.