雙拼鋼管支撐在地鐵基坑中的運用探討

蒲 鈺

（中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司，四川 成都 610031）

雙拼鋼管支撐在地鐵基坑中的運用探討

蒲 鈺

（中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司，四川 成都 610031）

針對深圳地鐵11號線地鐵基坑設(shè)計、施工中遇見基坑外地面水頭高、填塊石層及砂層厚度大、明挖車站基坑中支撐軸力過大的情況，文章論述了雙拼鋼管支撐在地鐵深基坑中的運用。通過理論分析和工程實例，表明雙拼鋼管支撐在砂層厚度大、起伏較大的地層中能確?；拥陌踩⒂泄?jié)省工期、降低施工難度等優(yōu)勢。

雙拼鋼管支撐；地鐵工程；基坑設(shè)計；基坑施工；工程實例

1 工程概況

深圳地鐵11號線碧海灣站（地下車站）是深圳地鐵11號線的中間站。位于寶安中心區(qū)寶源路與共樂路交叉口處以及寶源路與銀田路交叉口處，沿寶源路設(shè)置。車站周邊位西南方向為恒生醫(yī)院，西鄉(xiāng)街道中心小學(xué)及高層住宅小區(qū)。

本站為地下兩層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，車站頂板覆土約3.5m。車站基坑長約613m，標準段寬度19.6m，車站底板埋深約17m。本基坑保護等級屬于一級。控制標準如下：地面最大沉降量≤0.15%H（H是基坑開挖深度）；支護結(jié)構(gòu)最大水平位移≤0.25%H，且≤30mm；圍護結(jié)構(gòu)體系（包括地下連續(xù)墻、支撐、圍囹等）安全等級取一級，其重要性系數(shù)取1.1，荷載分項系數(shù)取1.25。整體穩(wěn)定安全系數(shù)取1.3。

根據(jù)《深圳市城市軌道交通11號線工程碧海灣站詳細勘察階段巖土工程勘察報告》，本站施工地點的地質(zhì)條件主要為濱海灘涂，后經(jīng)人工填高整平后，修建了現(xiàn)狀道路。車站周邊為建成區(qū)或在建區(qū)，市政管線較多。車站內(nèi)主要分為：第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4ml）、第四系全新統(tǒng)海陸交互相沉積層（Q4mc）、第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4ml＋pl）、第四系上更新統(tǒng)沖洪積層（Qal＋pl）、第四系殘積層（Qel）、加里東期片麻狀混合花崗巖（mγ3）及構(gòu)造巖（F），南低北高，車站北端微風(fēng)化巖面埋深約13～17m，給施工帶來 一定的難度。

2 基坑支護體系的設(shè)計

根據(jù)本站的工程特點、地質(zhì)條件、交通組織等要求，車站采用明挖順筑法施工；圍護結(jié)構(gòu)選用厚度800地下連續(xù)墻＋內(nèi)支撐體系。車站基坑除開第一道支撐采用混凝土支撐外，車站第二、三、四道支撐內(nèi)支撐均選用直徑609mm，壁厚16mm的鋼管支撐。

車站長度較長，大小里程端所處地質(zhì)環(huán)境差異較大。車站小里程端所處環(huán)境中地質(zhì)條件較差，填石層及砂層過厚（局部厚度達到10m）導(dǎo)致支撐軸力大，但如內(nèi)支撐全部采用混凝土結(jié)構(gòu)施工難度大，周期長、造價高。同時本站圍護結(jié)構(gòu)受場地環(huán)境限制，沒有外放空間。因此在確保施工安全和施工質(zhì)量的前提條件下，為達到減小施工難度、加快施工進度、減少工程投資、提高工程建設(shè)效率的目的，小里程端基坑第一道支撐采用砼支撐，第二道支撐采用單根直徑609mm、厚度16mm的鋼管支撐，第三、四道支撐采用雙拼直徑609mm、厚度16mm鋼管支撐。

基坑豎向設(shè)置4道支撐。支護體系橫斷面圖如圖1所示：

圖1 支護體系橫斷面圖

圍護結(jié)構(gòu)受力計算模擬施工全過程，按荷載“增量法”原理進行。圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力按彈性地基桿系有限元法計算分析，模擬開挖、支撐、換撐的實際施工過程?；油鈧?cè)土壓力按朗肯主動土壓力計算，黏性土地層采用水土合算，其余土地層采用水土分算。開挖面以下用一組彈簧模擬地層水平抗力。計算中計及地面荷載和鄰近建筑物以及施工機械等引起的附加水平側(cè)壓力。

根據(jù)土的極限平衡條件方程式：

填土為黏性土?xí)r的朗肯主動土壓力計算公式為：

填土為無黏性土?xí)r的朗肯主動土壓力計算公式為：

最后圍護結(jié)構(gòu)計算結(jié)果如圖2、圖3、表1所示：

圖2 內(nèi)力包絡(luò)圖

圖3 地表沉降圖

表1 地下連續(xù)墻，墻體主要配筋系數(shù)

3 基坑主要施工步驟

（1）三通一平（含地下管線的保護及遷改）；（2）施工地下連續(xù)墻，鋪設(shè)臨時路面系統(tǒng)；（3）施工做第一道混凝土支撐，當(dāng)支撐強度達80%后進行基坑內(nèi)降水，確保地下水位在開挖面以下2m；（4）從上至下逐層開挖基坑至各鋼支撐下800mm，依次架設(shè)第二、三、四道支撐→開挖到最終基坑面；（5）施做接地網(wǎng)及墊層和底板下防水層、底板、梁、立柱、部分地下二層側(cè)墻防水層、部分地下二層側(cè)墻；（6）待混凝土強度達80%后拆除第四道鋼支撐，施作剩余地下兩層側(cè)墻防水層、側(cè)墻、中板、梁，待混凝土強度達80%后，拆除第二、三道支撐；（7）施作地下一層側(cè)墻防水層、側(cè)墻、立柱、車站頂板、頂梁。待混凝土強度達100%后，施作頂板防水層、防水保護層、抗浮壓頂梁，拆除第一道支撐→回填覆土（含恢復(fù)管線），恢復(fù)路面。

碧海灣站采用鋼支撐雙屏的形式比采用單根鋼管支撐節(jié)省工期約40天，為小里程端盾構(gòu)按時始發(fā)及全線按期洞通奠定了良好的基礎(chǔ)。碧海灣站土建工程在2015年初順利完工，現(xiàn)在深圳地鐵11號線碧海灣站已投入運營。

4 結(jié)語

在地下結(jié)構(gòu)＋內(nèi)支撐體系中，雙拼鋼管支撐是一種安全、可靠的支護體系。在單根支撐軸力過大、需采混凝土支撐的情況下，對混凝土支撐進行替代，從而降低施工難度，縮短施工工期，現(xiàn)在已在地鐵基坑中廣泛運用。

[1]陳遠洲．深基坑支護計算方法在廣州地鐵中的應(yīng)用[J]．鐵道勘測與設(shè)計，2005，（4）.

[2]黃長虹．談挖孔灌注樁在深基坑支護結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J]．陜西建筑，2005，（2）.

[3]李本立，劉德峰．深基坑支護與監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用[J]．陜西建筑，2009，（2）.

（責(zé)任編輯：王 波）

U231

1009-2374（2017）07-0143-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.068

蒲鈺（1984-），男，甘肅張掖人，供職于中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司，研究方向：地下結(jié)構(gòu)工程。

A