天津地鐵1號(hào)線東延伸線支護(hù)體系的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

呂嬌嬌

摘 要：天津地鐵1號(hào)線東延伸線洪泥河橋站為地下兩層框架結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)基坑寬20.7m，基坑深約16m。該場(chǎng)地站址及周邊為農(nóng)田和魚塘，上部地層工程地質(zhì)條件較差，存在淤泥質(zhì)土等軟弱地層。車站基坑施工可采取兩種支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，第一種為地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，第二種為鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁止水帷幕的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。該文對(duì)這兩種基坑支護(hù)形式從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)兩方面進(jìn)行了分析比較。分析結(jié)果表明，該場(chǎng)地條件下地下連續(xù)墻的支護(hù)形式從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)兩方面均優(yōu)于鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁止水帷幕的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，因此該車站基坑最終采用地下連續(xù)墻的支護(hù)結(jié)構(gòu)方案。

關(guān)鍵詞：支護(hù)結(jié)構(gòu) 地下連續(xù)墻 鉆孔灌注樁 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

中圖分類號(hào)：U23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（a）-0051-02

Abstract：Research purposes：Tianjin Metro Line 1 East extension line Hongni River Bridge station for underground two layer frame structure， the main structure of deep foundation pit is 20.7 meters wide， about 16 meters. The site location and the surrounding farmland and fish ponds， geological conditions of formation of upper poor engineering， there is mud soft stratum. Station foundation pit construction can adopt two kinds of supporting structure form， the first underground continuous wall supporting structure form， second for Bored Pile with high pressure jet grouting pile water stop curtain wall supporting structure. Both of the two kinds of bracing structure of foundation pit from two aspects of technology and economy were analyzed and compared. The analysis results show that， the site condition of underground continuous wall supporting form from two aspects of technology and economy are better than that of bored pile with high pressure jet grouting pile water stop curtain wall supporting structure form， so the station foundation pit with underground continuous wall supporting structure scheme.

Keywords： Supporting structure Underground continuous wall Bored pile The technical and economic comparison

近年來(lái)隨著天津地區(qū)經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的迅速發(fā)展，地下工程越來(lái)越多，大量深基坑工程的出現(xiàn)，促進(jìn)了設(shè)計(jì)計(jì)算理論的提高和施工工藝的發(fā)展。基坑工程正確、科學(xué)的設(shè)計(jì)施工，能帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)加快施工進(jìn)度、保護(hù)環(huán)境發(fā)揮重要的作用。其中支護(hù)體系的選擇作為一項(xiàng)重要內(nèi)容，在每個(gè)基坑工程設(shè)計(jì)中值得進(jìn)行深入研究比選。

天津地鐵1號(hào)線東延伸線工程是對(duì)既有天津地鐵1號(hào)線的改擴(kuò)建工程，線路從財(cái)經(jīng)學(xué)院站站后既有線接軌，在雙林站前入地沿景盛路地下敷設(shè)。下穿外環(huán)線和天津大道后，經(jīng)過(guò)李樓后線路轉(zhuǎn)向東，沿規(guī)劃海沽道敷設(shè)，經(jīng)過(guò)洪泥河地塊、奧體中心地塊、國(guó)際會(huì)展中心地塊等規(guī)劃區(qū)域。規(guī)劃海沽道尚未實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)狀主要以農(nóng)村、田地、魚塘為主。全線共設(shè)車站10座，均為地下站。

該文以1號(hào)線東延伸線中洪泥河橋站為研究對(duì)象，對(duì)本線地下兩層車站的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行比選分析，以便應(yīng)用于全線工程。

1 洪泥河橋站支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)比較

1.1 車站結(jié)構(gòu)概況

車站長(zhǎng)226.5m，線間距14.8m，站臺(tái)寬12.0m，為地下雙層島式站臺(tái)車站，車站底板小里程至大里程為0.2%下坡。結(jié)構(gòu)尺寸：標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)寬20.7m，高13.51m，盾構(gòu)井段寬24.7m，高15.21m?；由疃龋簶?biāo)準(zhǔn)段15.56m，盾構(gòu)井17.26m?，F(xiàn)狀覆土厚度約2m，規(guī)劃路面標(biāo)高3.220m。

1.2 工程地質(zhì)水文情況

基坑范圍內(nèi)主要為①2層素填土、③5層淤泥質(zhì)粘土、⑥2層粉質(zhì)粘土、⑥6層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、⑦2層粉質(zhì)粘土、⑧2層粉質(zhì)粘土、⑧3粉土?；拥滓韵峦翆又饕孝?層粉質(zhì)粘土、⑩1層粘土、⑩2層粉質(zhì)粘土等。場(chǎng)地類型為軟弱～中軟土。場(chǎng)地內(nèi)的淤泥質(zhì)土其壓縮高，具靈敏度高、低強(qiáng)度等特點(diǎn)，極易發(fā)生蠕動(dòng)和擾動(dòng)，工程性質(zhì)很差。

水文地質(zhì)條件復(fù)雜，場(chǎng)地內(nèi)分布有潛水、微承壓水。潛水水位較淺，一般為0.2～2.3m（高程0.65～2.05m）。主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水，排泄以蒸發(fā)為主，水位受季節(jié)影響較大，水位多年變化平均值約0.8m。

第Ⅱ陸相層及其以下粉土、砂層中地下水具有承壓性，為微承壓水，主要接受上層潛水的滲透補(bǔ)給，以地下徑流方式排泄，同時(shí)以滲透方式補(bǔ)給深層地下水。該層地下水水位受季節(jié)影響較小，其穩(wěn)定水位略低于潛水位。

根據(jù)分層觀測(cè)水位成果，第一微承壓含水層穩(wěn)定水位埋深為1.12～3.45m；第二微承壓含水層穩(wěn)定水位埋深為4.39～7.64m。

1.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算分析比較

計(jì)算原則：圍護(hù)結(jié)構(gòu)基坑側(cè)壁安全等級(jí)為二級(jí)，基坑變形控制保護(hù)等級(jí)為二級(jí)。粘性土按照水土合算計(jì)算，采用直剪快剪強(qiáng)度指標(biāo)；砂性土按照水土分算計(jì)算，采用直剪固結(jié)快剪強(qiáng)度指標(biāo)。

方案一：800mm厚地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐（首道混凝土支撐+2道鋼管撐），第一道混凝土支撐800×1100，鋼管支撐Φ800，壁厚16mm。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大位移：15.3mm<46mm；抗傾覆安全系數(shù)：1.46>1.2；整體穩(wěn)定性安全系數(shù)：1.53>1.3；坑底抗隆起安全系數(shù)：1.94>1.4；墻底抗隆起安全系數(shù)：3.47>2.0；地面最大沉降量21.8mm<31mm。圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求，標(biāo)準(zhǔn)段地連墻和鋼支撐內(nèi)力檢算結(jié)果見(jiàn)如表1。

方案二：直徑φ1000mm，間距1200mm鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐（首道混凝土支撐+2道鋼管撐），第一道混凝土支撐800×1100，鋼管支撐Φ800，壁厚16mm。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大位移：17.5mm<46mm；抗傾覆安全系數(shù)：1.46>1.2；整體穩(wěn)定性安全系數(shù)：1.53>1.3；坑底抗隆起安全系數(shù)：1.66>1.4；墻底抗隆起安全系數(shù)：3.47>2.0；地面最大沉降量25.4mm<31mm。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。標(biāo)準(zhǔn)段灌注樁和鋼支撐內(nèi)力檢算結(jié)果見(jiàn)表2。

計(jì)算結(jié)果表明，采用相同的支撐布置情況下，采用800mm厚地連墻和Φ1000@1200鉆孔樁+止水帷幕在整體穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定、圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形等方面均可滿足設(shè)計(jì)要求。

1.4 支護(hù)結(jié)構(gòu)施工方案比較

1.4.1 地下連續(xù)墻支護(hù)方案

地下連續(xù)墻支護(hù)方案的優(yōu)點(diǎn)有以下幾方面。

（1）施工具有噪聲低、低震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，工程施工對(duì)環(huán)境影響小。

（2）連續(xù)墻剛度大、整體性好，基坑開(kāi)挖過(guò)程中安全性高，支護(hù)結(jié)構(gòu)變形較小。

（3）強(qiáng)身具有良好的抗?jié)B能力，止水效果好，坑內(nèi)降水時(shí)對(duì)坑外的影響較小。

（4）地連墻耐久性優(yōu)于鉆孔灌注樁，可作為永久結(jié)構(gòu)的一部分，參與主體結(jié)構(gòu)受力。

（5）該站由于抗浮水位高，抗浮安全系數(shù)不滿足要求，采用地連墻后施工期間作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，使用階段還可作為主體結(jié)構(gòu)一部分參與抗浮。

地下連續(xù)墻支護(hù)方案的缺點(diǎn)如下。

由于該場(chǎng)地基坑范圍內(nèi)存在較厚的淤泥質(zhì)土，地連墻成槽過(guò)程中容易出現(xiàn)塌槽。

可采取的措施：可以采取對(duì)地連墻兩側(cè)土體進(jìn)行加固的方式解決。具體為采用φ600mm@400mm水泥土攪拌樁對(duì)地連墻兩側(cè)進(jìn)行土體加固，加固樁與地連墻密貼，加固深度為從導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)底板下表面至淤泥質(zhì)土層以下500mm?；蛘卟捎眉由顚?dǎo)墻的方法也可以解決。

1.4.2 鉆孔灌注樁支護(hù)方案

鉆孔灌注樁支護(hù)方案的優(yōu)點(diǎn)有以下幾方面。

（1）施工工藝簡(jiǎn)單，平面布置靈活。

（2）剛度較大，支護(hù)效果較好。

鉆孔灌注樁支護(hù)方案的缺點(diǎn)有以下幾方面。

（1）鉆孔灌注樁的抗?jié)B性和整體性較差。

（2）樁身耐久性不如地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)。一般情況下，不考慮作為永久結(jié)構(gòu)的一部分。

（3）樁位偏差和樁身垂直度偏差，樁孔成孔的質(zhì)量，鋼筋籠加工質(zhì)量和下放位置、混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，止水帷幕的施工質(zhì)量，支撐和圍檁的施工質(zhì)量和形成時(shí)間等，皆影響這種支護(hù)體系的強(qiáng)度、穩(wěn)定、變形和抗?jié)B能力。

2 投資估算比較

以1號(hào)線東延工程洪泥河橋站為例進(jìn)行了地下連續(xù)墻和鉆孔灌注樁兩種支護(hù)方案的經(jīng)濟(jì)比較，地下連續(xù)墻方案圍護(hù)結(jié)構(gòu)的投資估算為5 225.0萬(wàn)元，鉆孔灌注樁方案圍護(hù)結(jié)構(gòu)的投資估算為5 884.6萬(wàn)元。地下連續(xù)墻圍護(hù)形式比鉆孔灌注樁圍護(hù)形式投資估算減少659.6萬(wàn)元。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)地下連續(xù)墻和鉆孔灌注樁兩種支護(hù)形式的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的比較，地下連續(xù)墻整體性、抗?jié)B止水能力及耐久性均優(yōu)于鉆孔灌注樁，對(duì)于地連墻在淤泥質(zhì)土層成槽困難的問(wèn)題，可通道攪拌樁加固或加深導(dǎo)墻高度來(lái)解決，初步測(cè)算，加固增加的費(fèi)用為260.75萬(wàn)元。因此，對(duì)于1號(hào)線東延工程地下兩層車站的支護(hù)結(jié)構(gòu)推薦采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的圍護(hù)形式。

參考文獻(xiàn)

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