地鐵站出入口深基坑支護(hù)技術(shù)分析范文

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1工程概況

廣州地鐵九號線花都廣場站位于迎賓大道和天貴路十字交叉路口處，呈一字型設(shè)置于迎賓大道下方。車站有效站臺中心里程為YDK9+669.000，車站起點(diǎn)里程為YDK9+587.900，車站終點(diǎn)里程為YDK9+864.900，車站外包總長為277.0m，標(biāo)準(zhǔn)段寬19.7m，站臺中心里程處頂板埋深為2.50m。車站南面為商業(yè)建筑；東南面為村鎮(zhèn)民宅；北面為規(guī)劃中的文化展覽中心；西南面擬建地下商業(yè)廣場；西北面為花都區(qū)政府；西端為南北流向的田美河。本車站共四個出入口及兩個風(fēng)亭。車站平面布置圖見圖1。花都廣場站附屬Ⅲ號出入口位于迎賓大道的北側(cè)，靠近規(guī)劃中的文化展覽中心，此次施工在主體結(jié)構(gòu)基坑施工完成之后進(jìn)行。Ⅲ號出入口基坑深度為9.043m(標(biāo)準(zhǔn)段)，寬度7.2m。集水井底深度為12.2m為本基坑最深處。采用明挖順作法施工，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級為一級，支護(hù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.10。

2地質(zhì)情況及地下水位

根據(jù)《廣州市軌道交通九號線工程B標(biāo)段花都廣場站詳細(xì)勘察階段巖土工程勘察報告》，本場地上覆蓋第四系土層從上至下為：素填土<1>，可塑粉質(zhì)粘土<4N-2>、沖坡積成因的粗砂<3-2>、礫砂<3-3>、灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r殘積成因的軟塑粉質(zhì)粘土<5C-1A>、灰?guī)r微風(fēng)化<9C-1>。本場地勘察期間揭露本場地地下水穩(wěn)定水位埋深0.7～3.8m(標(biāo)高7.92～10.44m)，初見水位標(biāo)高8.41～11.04m。根據(jù)廣花盆地監(jiān)測資料，地下水位年變幅第四系孔隙水水位埋深為0.39～1.53m。

3支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算

隨著深基坑開挖技術(shù)的研究與發(fā)展，產(chǎn)生了許多先進(jìn)的設(shè)計(jì)、計(jì)算方法以及施工工藝，出現(xiàn)了許多技術(shù)先進(jìn)的成功工程實(shí)例。但由于基坑工程的復(fù)雜性以及設(shè)計(jì)、施工的不當(dāng)，基坑工程發(fā)生事故的概率仍很高，因此支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型尤其重要。本基坑選用的支護(hù)形式有：(1)放坡。在基坑底部出現(xiàn)高差的地方采用；(2)連續(xù)墻。本基坑砂層較厚，即使采用止水帷幕也有突水的可能，造成安全隱患。地下連續(xù)墻剛度大，止水效果好，適用于地質(zhì)條件差和復(fù)雜、基坑深度大、周邊環(huán)境要求高的深基坑支護(hù)，但造價較高；(3)內(nèi)支撐。采用鋼筋混凝土支撐和鋼支撐。鋼筋混凝土支撐剛度大，可以先撐后挖，但拆除不方便且造價高；鋼支撐剛度相對較小，拆除方便可循環(huán)利用，通過預(yù)加軸力來控制位移，但施工中很難做到及時支撐。Ⅲ號出入口基坑地下連續(xù)墻厚度600mm，標(biāo)準(zhǔn)段(A區(qū))采用一道混凝土支撐600×800，冠梁800×800，冠梁兼做壓頂梁。電梯井及集水井處(B區(qū))需要設(shè)置兩道混凝土支撐，第二道混凝土支撐600×800，腰梁800×800。在施工電梯附近頂板(C區(qū))時需要拆除兩根第一道混凝土支撐，此處需另設(shè)兩根鋼換撐600，t=12。出入口斜坡段(D區(qū))采用一道混凝土支撐600×800，冠梁800×800，由于底板標(biāo)高原因此冠梁需要上抬500mm。混凝土斜撐600×800，混凝土板撐為2m×2m，厚度300mm。支撐平面布置情況見圖2，C區(qū)橫斷面支撐情況見圖3。本基坑場地平整后地面絕對標(biāo)高11.600m，地下水取最不利水位為地面以下0.39m。地下連續(xù)墻采用C30水下混凝土，抗?jié)B等級P6。砼支撐、冠梁、斜撐圍囹采用C30混凝土。鋼支撐采用600壁厚12鋼管，材料為Q235B鋼。鋼筋為HPB300、HRB400熱軋鋼筋。荷載計(jì)算時覆土按豎向全土重計(jì)，容重按20kN/m3。地面超載一般按20kPa計(jì)，出土口的地面超載為35kPa。水土側(cè)壓力：水土壓力砂土?xí)r采用水土分算，粘性土?xí)r采用水土合算，施工階段按朗金公式計(jì)算其主動側(cè)水土壓力。水浮力：基坑外側(cè)按各孔所提供的穩(wěn)定水位選取，基坑內(nèi)側(cè)按基坑開挖面以下1m計(jì)算。鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力400kN。連續(xù)墻嵌固深度原則為：當(dāng)巖面在底板底以上或底板底以下5.5m范圍內(nèi)時連續(xù)墻嵌固深度為在微風(fēng)化巖、中風(fēng)化巖、強(qiáng)風(fēng)化巖分別為1.5m、2.5m、3.5m；當(dāng)巖面在底板底以下5.5m范圍外時，如連續(xù)墻需嵌巖，則嵌入微風(fēng)化巖、中風(fēng)化巖深度為0.5m，嵌入強(qiáng)風(fēng)化巖、粉質(zhì)粘土深度為2m，在注漿處理后的溶洞位置，嵌固深度同粉質(zhì)粘土。地下連續(xù)墻施工前必須將墻下存在的影響結(jié)構(gòu)施工安全的溶洞處理完。應(yīng)用理正深基坑7.0計(jì)算軟件，分別取標(biāo)準(zhǔn)段、人防段、出土口、集水井、電梯井(北面和南面)以及出入口斜坡段共9個截面進(jìn)行計(jì)算。通過計(jì)算得出計(jì)算截面的支撐軸力情況見表1，鑒于篇幅僅列出六個內(nèi)力包絡(luò)圖見圖4。根據(jù)計(jì)算得出的內(nèi)力對鋼筋混凝土支撐以及連續(xù)墻進(jìn)行配筋。鋼換撐(600，t=12)最大軸力標(biāo)準(zhǔn)值1304.25kN，計(jì)算長度9.13m，并考慮20度的溫差，經(jīng)過驗(yàn)算，其在平面內(nèi)及平面外的穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求。Ⅲ號出入口基坑變形控制保護(hù)等級為一級，圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移≤0.25H%，且≤30mm(H為基坑開挖深度)。由表1可知，計(jì)算截面的最大水平位移均滿足要求。

4基坑土石方的開挖

本基坑電梯井處的施工工序較復(fù)雜：(1)場地平整，管道遷移，清除地下各類基礎(chǔ)，澆筑導(dǎo)墻，采取跳槽施工方法，施作地下連續(xù)墻。(2)開挖土方，立地模，澆筑冠梁及第一道鋼筋混凝土支撐。(3)開挖土方，立地模，澆筑腰梁及第二道鋼筋混凝土支撐。(4)基坑開挖至基底，施工接地網(wǎng)、墊層、底板防水層，結(jié)構(gòu)底板。(5)敷設(shè)側(cè)墻防水層，施作側(cè)墻，拆除第二道混凝土支撐，施做鋼管支撐(600，t=12)。(6)施工到頂板時，拆除第一道砼支撐，敷設(shè)側(cè)墻防水層，施作側(cè)墻和附屬結(jié)構(gòu)頂板。(7)拆除鋼換撐，回填頂板覆土，恢復(fù)路面。根據(jù)《廣州市軌道交通九號線工程B標(biāo)段花都廣場站詳細(xì)勘察階段巖土工程勘察報告》及其相關(guān)資料可知，Ⅲ號出入口的砂層較厚，因此本設(shè)計(jì)開挖時在出入口斜坡段先超挖至絕地標(biāo)高3.450m，然后放坡至1.000m(坡度1:3.39)。電梯井處從絕地標(biāo)高3.450m通過兩個方向放坡至1.000m(坡度分別為1:1.65和1:1.85)。集水井的長邊從絕對標(biāo)高1.000m和2.550m通過坡度1：1.35放坡至-0.600m，短邊從絕對標(biāo)高2.600m放坡至-0.600m。放坡情況見圖5。根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2013)13.1.8：自然滑坡穩(wěn)定安全系數(shù)按滑坡破壞后果嚴(yán)重性、穩(wěn)定性狀況和整治難度以及荷載組合等因素綜合考慮，對破壞后果不嚴(yán)重，極易處理的滑坡取1.05。Ⅲ號出入口所有的放坡經(jīng)過驗(yàn)算均滿足此要求，且對坡面做加強(qiáng)處理，坡面鋪設(shè)6@150×150的鋼筋網(wǎng)，并噴射10cm厚度的C20早強(qiáng)混凝土。采用放坡處理后需要回填，采用碾壓法施工，回填土采用粘土，嚴(yán)禁用建筑垃圾及淤泥回填，每層鋪設(shè)厚度200mm~300mm，每層壓實(shí)6~8遍，密實(shí)度需達(dá)到0.95。基坑施工期間基坑內(nèi)設(shè)降水井，基坑內(nèi)水位降至基坑面以下1m，基坑四周布設(shè)集水井，通過300mm波紋管連接，形成基坑排水系統(tǒng)，再經(jīng)過沉淀池排入市政管網(wǎng)。降水井施工過程如遇孤石應(yīng)移位重新開孔施工，基坑外側(cè)可結(jié)合施工實(shí)際情況設(shè)置回灌井，以防坑外水位大幅下降。

5結(jié)論

本工程基坑深度大，地下水位較高且砂層厚度大，因此Ⅲ號出入口圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻加內(nèi)支撐的聯(lián)合支護(hù)方式，且在局部采用二道鋼筋混凝土支撐加鋼換撐，施工時需要特別注意施工工序。基坑降水采用降水井。對于基坑底部出現(xiàn)高差的地方采用放坡處理并進(jìn)行加固。深基坑支護(hù)技術(shù)在不斷發(fā)展和深化，且地下連續(xù)墻加內(nèi)支撐的的施工技術(shù)目前較成熟。選擇良好的支護(hù)形式是深基坑安全開挖的保證，選擇合理的開挖方案可以有效地減小基坑開挖時對周圍環(huán)境的影響。正確處理基坑土石方的開挖速度，保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定是非常重要的。

作者：李冰 單位：中鐵四院集團(tuán)廣州設(shè)計(jì)院有限公司