廣州某地鐵車站深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及地下水處理措施

徐成

摘 要：通過(guò)廣州市某地鐵車站基坑支護(hù)及降水設(shè)計(jì)實(shí)例，詳細(xì)介紹了該工程基坑支護(hù)及降水設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為今后類似工程地質(zhì)條件下深基坑設(shè)計(jì)提供了重要的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：地鐵車站深基坑；基坑支護(hù)；地下水處理

1 工程概況

該工程位于黃埔東路（107國(guó)道）南崗村段，沿江高速以西。線路在該段的走向?yàn)槲髂?東北向，車站主體基本位于黃埔東路道路中線下。黃埔東路現(xiàn)狀車行道寬24m，雙向6車道。

車站為地下兩層島式車站，東、西兩端均設(shè)盾構(gòu)吊出井。車站有效站臺(tái)長(zhǎng)186m，寬11m。軌面埋深為15.178米，車站總長(zhǎng)為637.7m，站后折返線長(zhǎng)434.4m，車站標(biāo)準(zhǔn)段寬20.1m。

車站共設(shè)置了4個(gè)人行出入口，Ⅰ號(hào)出入口設(shè)于車站西端， 107國(guó)道南側(cè)，靠近南崗新街市；Ⅱ號(hào)出入口為遠(yuǎn)期預(yù)留出入口，待規(guī)劃路開通后按實(shí)際情況設(shè)置；III號(hào)出入口設(shè)于車站東端，107國(guó)道北側(cè)，富域尚品居南側(cè)停車場(chǎng)上；Ⅳ號(hào)出入口按照臨時(shí)出入口設(shè)置于車站西端，107國(guó)道北側(cè)，位于現(xiàn)狀綠化帶內(nèi)；Ⅴ號(hào)出入口按照臨時(shí)出入口設(shè)置于車站東端，107國(guó)道南側(cè)，南崗公交站場(chǎng)外。車站共設(shè)置了2組風(fēng)亭8個(gè)風(fēng)口。1號(hào)風(fēng)亭組風(fēng)亭均為高風(fēng)亭，設(shè)置在車站西端，107國(guó)道南側(cè)。2號(hào)風(fēng)亭組與緊急疏散口設(shè)于富域尚品居南側(cè)空地上，風(fēng)亭均為敞口矮風(fēng)亭。

2 場(chǎng)地地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)概況

車站主體場(chǎng)地較為平坦，地面標(biāo)高為7.70～10.50米。北端西北側(cè)有一山丘，呈北高南低態(tài)勢(shì)，邊坡陡峭，坡角近90度。站址處于低丘、殘丘與海陸交互相沖積平原過(guò)度地段，以廣深公路為界，公路以北以殘丘地貌為主，公路以南以沖洪積平原為主。從上至下土層依次為：<1>填土層（Q4ml）、<2-1A>淤泥（Q4mc）、<2-1B>淤泥質(zhì)土（Q4ml）、<2-2>粉細(xì)砂（Q4ml）、<2-3>中粗砂（Q4ml）、<2-4>粉質(zhì)粘土（Q4ml）、<5Z-1>花崗混合巖可塑狀殘積砂質(zhì)粘性土（Qel）、<5Z-2>花崗混合巖硬塑狀殘積砂質(zhì)粘性土（Qel）、<5N-1>可塑狀殘積粉質(zhì)粘土（Qel）、<5N-2>可塑狀殘積粉質(zhì)粘土（Qel）、<6Z>混合花崗巖全風(fēng)化帶（Pz1）、<6>紅層全風(fēng)化帶（K）、<7Z>混合花崗巖強(qiáng)風(fēng)化帶（Pz1）、<7>紅層強(qiáng)風(fēng)化帶（K）、<8Z>混合花崗巖中風(fēng)化帶（Pz1）、<8>紅層中風(fēng)化帶（K）、<9Z>花崗混合巖微風(fēng)化帶（Pz1）、其主要物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

表1 地質(zhì)物理力學(xué)表

2.2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)該工程沿線地下水賦存條件、含水介質(zhì)及水力特征分析，地下水主要有兩種基本類型，分別為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。松散巖類孔隙水主要賦存于海陸交互相砂層<2-2>、<2-3>中。砂層主要被淤泥、淤泥質(zhì)土及粉質(zhì)粘土層覆蓋，地下水具微承壓性。<2-3>砂層分布不邊續(xù)，富水性中等，透水性中等。塊狀基巖裂隙水：主要含水層為基巖層的強(qiáng)風(fēng)化帶和中風(fēng)化帶中，巖性主要有混合花崗巖、含礫砂巖等，地下水的賦存條件與巖性、巖石風(fēng)化程度、裂隙發(fā)育程度等有關(guān)。

3 基坑支護(hù)方案選擇

支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)基坑環(huán)境條件及其保護(hù)要求、巖土工程條件、基坑開挖深度以及基坑平面形狀和面積大小、場(chǎng)地施工條件以及選用的施工工藝和設(shè)備情況，通過(guò)多方案比選，制定安全可靠、技術(shù)可行、施工方便、經(jīng)濟(jì)合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)方案，確保工程的順利進(jìn)行。

該工程為地下兩層兩跨結(jié)構(gòu)，車站標(biāo)準(zhǔn)段基坑開挖深度約16.0m～18.6m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬度20.1m。根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）的有關(guān)規(guī)定及廣東省和廣州地區(qū)建筑基坑支護(hù)的有關(guān)技術(shù)規(guī)范和規(guī)定，本站基坑安全等級(jí)屬于一級(jí)；對(duì)應(yīng)其變形控制標(biāo)準(zhǔn)：地面最大沉降量≤0.15%H；支護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移≤0.2%H，且≤30mm。

經(jīng)計(jì)算分析，本站推薦方案主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800mm厚地下連續(xù)墻，接頭采用工字鋼。殘積層砂質(zhì)粘土層地段在連續(xù)墻內(nèi)預(yù)埋鋼管，進(jìn)行注漿設(shè)置防滲墻。配線段部分巖面較高，地質(zhì)情況較好，不設(shè)注漿防滲墻；基底在中風(fēng)化層時(shí)連續(xù)墻嵌固深度為2.5m；在微風(fēng)化層時(shí)連續(xù)墻嵌固深度為1.5m。

車站主體基坑豎向設(shè)置三道支撐。第一、二道采用鋼筋砼米字支撐，標(biāo)準(zhǔn)間距9m；第三道支撐采用鋼管支撐，標(biāo)準(zhǔn)間距3m；斜撐段全部采用混凝土撐。車站基坑標(biāo)準(zhǔn)段尺寸擬定見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)段基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)表

4 基坑支護(hù)方案驗(yàn)算

4.1 荷載與組合

（1）水土壓力：基坑底上部主動(dòng)側(cè)（迎土側(cè)）按主動(dòng)土壓力進(jìn)行計(jì)算，基坑底下部考慮兩側(cè)土壓力相抵后形成矩形土壓力荷載，并在被動(dòng)側(cè)（基坑側(cè)）計(jì)入一組彈性支撐（即地層抗力）。施工階段對(duì)于粘性土地層采用水土合算，對(duì)于砂性土地層應(yīng)采用水土分算的辦法，介于粘性土和砂性土之間的地層宜采用水土分算；使用階段無(wú)論砂性土或粘性土，都應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)水位全水頭和水土分算的原則確定。（2）地面超載：取20kPa。（3）結(jié)構(gòu)計(jì)算及分析：結(jié)構(gòu)計(jì)算按施工過(guò)程和使用期間分別計(jì)算，施工過(guò)程階段按增量法原理進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。

4.2 計(jì)算模型

（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)力和變形計(jì)算，可沿車站縱向取單位長(zhǎng)度按彈性地基梁計(jì)算，坑內(nèi)開挖面以下地層對(duì)墻體的約束采用一系列彈簧支座模擬。（2）計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮支撐點(diǎn)的位移，施工工況及支撐剛度等對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形的影響，按照“先變形，后支撐”的原則，最終控制設(shè)計(jì)的位移與內(nèi)力值應(yīng)為各工況計(jì)算結(jié)果的包絡(luò)值。（3）計(jì)算采用的地層物理、力學(xué)參數(shù)見表2。

4.3 控制性斷面計(jì)算結(jié)果及分析結(jié)論

以地質(zhì)較差段作為控制斷面，引用相應(yīng)位置的地勘鉆孔，使用理正深基坑5.3計(jì)算軟件，對(duì)于本站基坑標(biāo)準(zhǔn)段圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如下：典型斷面計(jì)算包絡(luò)圖如圖1。

圖1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)斷面計(jì)算結(jié)果圖

從圖1可知，圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移為11mm

5 地下水處理

基坑施工采取以管井降水為主，排水溝明排為輔的降、排水體系。根據(jù)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)的具體情況，采取管井降水的降水方案。車站基坑降水井沿基坑縱向布置兩排，間距約20m，在開挖期間應(yīng)隨開挖逐步降低地下水位，基坑外不降水，基坑內(nèi)側(cè)設(shè)降水井。

基坑施工期間應(yīng)注意地表和基坑內(nèi)的引排水，避免沖刷基坑圍擋、浸泡基坑?；娱_挖過(guò)程中，應(yīng)在基坑外的地表采取截流、導(dǎo)流等措施，基坑四周地表設(shè)截水溝，截排地表水，防止地表水進(jìn)入基坑?；觾?nèi)分級(jí)設(shè)排水明溝及集水井。基坑內(nèi)排水溝設(shè)于基坑內(nèi)四周坡腳處，其邊緣距離基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)壁不小于0.5m，溝底寬度不小于0.3m，縱向坡度不小于0.5%，溝底應(yīng)比基坑開挖底低約0.5m；在基坑的四角及基坑邊每隔20m左右設(shè)一集水井，集水井井底應(yīng)比排水溝底低約1.0m，集水井井壁用濾水管等透水材料，坑內(nèi)集水用水泵排至地面市政雨、污水系統(tǒng)中；雨季施工必須加強(qiáng)排水措施，及時(shí)引排水，確保工程安全和設(shè)備的正常運(yùn)用，做到大雨后能立即復(fù)工。

6 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合某深基坑工程.詳細(xì)了解和分析現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境及地質(zhì)情況，根據(jù)以往的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從經(jīng)濟(jì)合理結(jié)構(gòu)安全的角度，提出適合本工程特點(diǎn)的支護(hù)結(jié)構(gòu)方案，并對(duì)該基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及降水方案進(jìn)行詳細(xì)的分析研究。深基坑越來(lái)越廣泛的運(yùn)用于城市建設(shè)中，而城市建設(shè)周邊環(huán)境較復(fù)雜，本設(shè)計(jì)可為類似工程地質(zhì)條件的深基坑設(shè)計(jì)提供適當(dāng)?shù)膮⒖肌?/p>

參考文獻(xiàn)

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