北京地鐵十號線四線明挖區(qū)間圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型

馬秀成

(中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430000)

隨著我國城市建設(shè)現(xiàn)代化進(jìn)程的快速發(fā)展，越來越多的城市已經(jīng)擁有或正在修建地鐵。根據(jù)一條地鐵線路功能的要求，土建除了設(shè)置車站和區(qū)間外，還需設(shè)置車輛段和停車場各一座。車輛段和停車場由出入場線接入地下車站，這樣就會(huì)形成在同一斷面上為四線區(qū)間的結(jié)構(gòu)形式，即兩條正線和兩條出入場線。出入場線一般情況下均采用明挖法施工，而正線采用明挖法、暗挖法或盾構(gòu)法均可。對于四線均采用明挖法施工的情況，由于線型在空間上存在交叉關(guān)系，故其圍護(hù)結(jié)構(gòu)需要采用多種圍護(hù)方案來處理。本文依托北京地鐵十號線二期工程慈壽寺站—車道溝站區(qū)間，介紹了線路在空間交叉情況下圍護(hù)體系形式及選用。

1 工程概況

1.1 場地位置及環(huán)境條件

北京地鐵十號線二期工程慈壽寺站—車道溝站區(qū)間，位于京密引水渠西岸藍(lán)靛廠南路以西的規(guī)劃綠地內(nèi)，區(qū)間線路出慈壽寺站沿藍(lán)靛廠南路西側(cè)綠地向北，經(jīng)善家墳?zāi)下?、五路居中街、曙光南街、彰化路和曙光文化廣場到達(dá)車道溝站。

1.2 工程地質(zhì)水文

本工程位于北京平原區(qū)永定河沖洪積扇內(nèi)，沿線地形基本平坦?；觽?cè)壁土層主要為①粉土填土層、①1雜填土層，④1第四紀(jì)全新世粉質(zhì)粘土層、④2粉土層、④3粉細(xì)砂層，⑤第四紀(jì)晚更新世的卵石層、⑤2粉細(xì)砂層?？辈煦@孔最大深度36 m，未發(fā)現(xiàn)地下水，基坑設(shè)計(jì)中可不考慮地下水的影響。

1.3 區(qū)間結(jié)構(gòu)介紹

本段區(qū)間工程全部為地下工程，采用明挖順作法施工，線路含有兩條正線和兩條出入線，正線線路縱坡為6.7‰，5.177‰，出入線線路縱坡為6.7‰，27.97‰。從車道溝站方向往慈壽寺站方向，區(qū)間由四線四跨矩形框架結(jié)構(gòu)隨著出入線的爬坡逐漸使出入線結(jié)構(gòu)脫離正線結(jié)構(gòu)，最終形成兩正線為單線單洞矩形框架結(jié)構(gòu)，兩出入線為雙線雙跨矩形框架結(jié)構(gòu)。

2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 基坑支護(hù)形式

基坑支護(hù)方案的選擇，應(yīng)根據(jù)基坑周邊環(huán)境、土層結(jié)構(gòu)、水文情況、基坑形狀、開挖深度、施工作業(yè)設(shè)備條件、安全等級和工期要求以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果等因素加以綜合全面地考慮而定。本段基坑開挖深度約為16.5 m～18.9 m，安全等級為一級，結(jié)合車站站址環(huán)境及周邊規(guī)劃情況，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁、鋼管內(nèi)支撐與錨索支護(hù)相互結(jié)合的方式進(jìn)行支護(hù)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式見圖1～圖4。

圖1 鋼管內(nèi)支撐圍護(hù)剖面

2.2 鋼管內(nèi)支撐圍護(hù)

區(qū)間里程K52+800.000～K53+85.408范圍，結(jié)構(gòu)及圍護(hù)形式見圖1，正線和出入場線縱坡均為6.7‰，結(jié)構(gòu)為四線四跨矩形框架結(jié)構(gòu)。明挖順作法施工，圍護(hù)采用φ1 000 mm@2 000 mm鉆孔灌注樁加三道鋼管內(nèi)支撐體系，具體參數(shù)見表1。

表1 鋼管內(nèi)支撐參數(shù)設(shè)計(jì)表

圖2 鋼管內(nèi)支撐+錨索圍護(hù)剖面

主要施工步序:施工圍護(hù)樁、冠梁→逐層開挖基坑并及時(shí)架設(shè)各道鋼支撐→施工底板及防水→拆除第三道撐→施工側(cè)墻和頂板及防水→逐層回填基坑并拆除第二、第一道鋼支撐→恢復(fù)路面。

圖3 鋼管內(nèi)支撐+錨索支護(hù)+土釘圍護(hù)剖面（一）

2.3 鋼管內(nèi)支撐+錨索支護(hù)

區(qū)間里程K52+565.300～K52+800.000范圍，結(jié)構(gòu)及圍護(hù)形式見圖2，正線縱坡為 6.7‰，5.177‰，而出入場線以 27.97‰的坡度上行。為了確保結(jié)構(gòu)受力體系明確和防水節(jié)點(diǎn)處理問題，將左右正線底板結(jié)構(gòu)拉通。對比圖1，本段由于出入場線與正線標(biāo)高逐漸分離，第二道撐若選用鋼支撐則將會(huì)與出入場線頂板結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖突。經(jīng)綜合考慮，基坑第一道撐采用鋼管內(nèi)支撐，第二～第四道撐采用錨桿，錨桿設(shè)置在樁間，采用一樁一錨的布置形式，具體參數(shù)見表2。

圖4 鋼管內(nèi)支撐+錨索支護(hù)+土釘圍護(hù)剖面（二）

表2 鋼管內(nèi)支撐+錨索參數(shù)設(shè)計(jì)表

主要施工步序:施工圍護(hù)樁、冠梁→逐層開挖基坑并及時(shí)架設(shè)鋼支撐和錨索→施工底板及防水→拆除第三道錨索→施工剩余結(jié)構(gòu)及防水→逐層回填基坑并逐步拆除各道錨索和第一道內(nèi)撐→恢復(fù)路面。

2.4 鋼管內(nèi)支撐+錨索支護(hù)+土釘支護(hù)

2.4.1 基坑標(biāo)準(zhǔn)段圍護(hù)

區(qū)間里程K52+451.000～K52+565.300范圍，結(jié)構(gòu)及圍護(hù)形式見圖3，正線縱坡5.177‰，出入線縱坡27.97‰，正線結(jié)構(gòu)與出入場線結(jié)構(gòu)完全脫離，正線為兩個(gè)獨(dú)立的單跨矩形框架結(jié)構(gòu)，出入場線為雙線雙跨矩形框架結(jié)構(gòu)。對比圖2，本段區(qū)間左右正線結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)的土體可選擇開挖或不開挖，但從經(jīng)濟(jì)方面考慮，保留中間土體，避免了開挖再回填，工程造價(jià)相對較低，故選擇保留中間土體，并采用錨桿支護(hù)形式圍護(hù)土體的穩(wěn)定，具體參數(shù)見表3。

表3 鋼管內(nèi)支撐+錨索+土釘參數(shù)設(shè)計(jì)表(一)

主要施工步序:施工圍護(hù)樁、冠梁→逐層開挖基坑并及時(shí)架設(shè)鋼支撐、錨索及中間土的錨桿→施工正線結(jié)構(gòu)底板及防水→拆除第三道錨索→施工正線剩余結(jié)構(gòu)及防水→逐層回填基坑至出入場線結(jié)構(gòu)底板→施工出入場線結(jié)構(gòu)及防水→并逐步拆除各道錨索和第一道內(nèi)撐→恢復(fù)路面。

2.4.2 基坑端部圍護(hù)

區(qū)間里程K52+420.000～K52+451.000范圍為基坑起點(diǎn)端頭部分，結(jié)構(gòu)及圍護(hù)形式見圖4，與圖3剖面圍護(hù)在同一基坑范圍內(nèi)施工，將第二、第三道錨索換成鋼管內(nèi)支撐。基坑端頭支護(hù)形式的選擇不僅要考慮坑內(nèi)主體結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)，還要考慮后續(xù)工程施工的問題，若仍選用圖3剖面圍護(hù)形式，則基坑端部第二、第三道錨索將直接影響出入場線鄰接段圍護(hù)結(jié)構(gòu)鉆孔樁的施工。左右正線單洞矩形框架結(jié)構(gòu)施工完畢后，出入場線結(jié)構(gòu)施工前，錨索和第二道鋼支撐將被拆除，在正線結(jié)構(gòu)間沿正線頂板施作素混凝土支撐，厚度0.5 m，寬1 m，間距2.5 m，以保證基坑底支點(diǎn)有足夠的剛度保持基坑的穩(wěn)定性，具體參數(shù)見表4。

表4 鋼管內(nèi)支撐+錨索+土釘參數(shù)設(shè)計(jì)表(二)

主要施工步序:施工圍護(hù)樁、冠梁→逐層開挖基坑并及時(shí)架設(shè)鋼支撐、錨索及中間土的錨桿→施工正線結(jié)構(gòu)底板及防水→拆除第三道錨索→施工正線剩余結(jié)構(gòu)及防水→沿正線頂板施作素混凝土支撐→拆除第二道鋼支撐→逐層回填基坑至出入場線結(jié)構(gòu)底板→施工出入場線結(jié)構(gòu)及防水→逐層回填基坑、拆除第一道鋼支撐→恢復(fù)路面。

3 結(jié)語

本段區(qū)間現(xiàn)均已施工完畢，基坑變形、沉降等均滿足規(guī)范要求。在本次設(shè)計(jì)中，將常見的鉆孔灌注樁加鋼管內(nèi)支撐、錨索外支護(hù)、土釘支護(hù)三種支護(hù)形式通過組合運(yùn)用，很好地解決了正線出入場線存在空間交叉關(guān)系的基坑設(shè)計(jì)難題，也對今后類似工程具有很好的借鑒意義。

[1] 北京城建設(shè)計(jì)研究總院有限責(zé)任公司.北京地鐵10號線二期工程慈壽寺站～車道溝站區(qū)間結(jié)構(gòu)施工圖[Z].2010.

[2] 江正榮.基坑工程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.