武漢軌道交通3號線香港路站主基坑地下連續(xù)墻優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

蔣松柏

（中鐵十一局集團(tuán)第四工程有限公司 湖北武漢 430000）

1 工程概況

武漢市軌道交通3號線從武漢沌口經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)至漢口三金潭，全長約30.1km，全部為地下線，共設(shè)車站23座，香港路站為第16站。是3號線與6號線、7號線換乘的三線換乘站。也是武漢市目前唯一在建三線換乘車站。車站位于建設(shè)大道與香港路交匯路口，其中3、7號線沿建設(shè)大道布設(shè)，為地下三層疊錯(cuò)式站臺(tái)車站。車站總建筑面積3.63萬m2，外包總長為290.0m，有效站臺(tái)中心里程處寬25.13m。基坑最深處達(dá)31.5m平均開挖深度28.5m，采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式。地下連續(xù)墻墻厚1200mm。支撐共設(shè)6道，全部為混凝土支撐。6號線車站沿香港路方向布置，為地下一層側(cè)式站臺(tái)車站。車站總建筑面積1.72萬m2，外包總長222.0m，有效站臺(tái)中心里程處寬50.3m?；娱_挖最深處約15.69m，平均開挖深度14.19m。采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式。地下連續(xù)墻墻厚800mm，支撐共設(shè)3道，全部為混凝土支撐。車站共設(shè)5個(gè)風(fēng)亭、8個(gè)出入口。三線車站總建筑面積5.35萬m2。

根據(jù)野外鉆孔巖性描述，原位測試結(jié)果及室內(nèi)土工試驗(yàn)成果可將擬建工程場地勘探深度范圍內(nèi)地層劃分為五大層十八個(gè)亞層，地層編號原則上按武漢市地鐵工程統(tǒng)一層號編排，各巖土層地層巖性按工程地質(zhì)分為：①人工填土和淤泥層；②第四系全新統(tǒng)沖積（Q4al）層；③下伏基巖。

2 優(yōu)化原因

香港路站是武漢目前唯一在建的三線換乘車站，車站工期緊、場地狹窄，場地內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜。原設(shè)計(jì)地下連續(xù)墻方案中，地下連續(xù)墻需進(jìn)入中風(fēng)化砂礫巖不小于1m。受現(xiàn)場場地限制。成槽設(shè)備不能選用雙輪銑，只能選用沖擊鉆引孔配合液壓抓斗成槽機(jī)成槽。施工過程中將會(huì)面臨以下問題：

（1）槽壁安全不易保證：地下連續(xù)墻成槽范圍內(nèi)，從上至下依次為：雜填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土夾粉土、粉砂、粉土、粉質(zhì)粘土互層、粉細(xì)沙、細(xì)砂、強(qiáng)風(fēng)化砂泥巖、中風(fēng)化砂泥巖，除下部巖層外，上部砂土層穩(wěn)定性差，下部巖層成槽時(shí)間長，在下部巖層成槽過程中，上部軟弱層長時(shí)間暴露容易造成槽壁坍塌。容易引起周邊建筑物沉降開裂及管線沉降破壞等安全事故。

（2）施工工期長，每幅地下連續(xù)墻在不同土層的施工時(shí)間分別為：上部土層及砂層施工時(shí)間9h+強(qiáng)風(fēng)化巖層3d+中風(fēng)化巖層1h。每幅槽段成槽時(shí)間接近5d，施工周期長，無法滿足車站整個(gè)工期節(jié)點(diǎn)要求。

（3）施工成本高，為了保證成槽機(jī)能連續(xù)抓槽，現(xiàn)場需要配置16臺(tái)沖擊鉆才能滿足要求，對現(xiàn)場施工場地及施工用電帶來很大壓力。

因此，地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)優(yōu)化對下一步施工有極其重要的意義。

3 優(yōu)化方案

為保證地下連續(xù)墻施工質(zhì)量，提高地下連續(xù)墻施工進(jìn)度，采取以下優(yōu)化方案：

（1）根據(jù)對原基巖滲透數(shù)值分析，針對地連墻不同的插入深度基坑降水評估，在地下連續(xù)墻墻底采用鉆孔注漿，形成止水帷幕至中風(fēng)化砂礫巖1.0m的前提下。減短地下連續(xù)墻長度，不再進(jìn)入中分化砂礫巖，僅進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖5m。加快了地下連續(xù)墻成槽速度，降低了軟弱土層內(nèi)槽壁的暴露時(shí)間，在節(jié)約投資、加快進(jìn)度的同時(shí)，也保證了周邊建構(gòu)筑物的安全。

（2）支撐設(shè)計(jì)方面，原來基坑為8道支撐（4道鋼支撐+4道混凝土支撐），除第一道混凝土支撐外，支撐豎向與水平間距均為4m，土方開挖過程中只能使用PC100以下挖掘機(jī)進(jìn)行施工。該類型小挖機(jī)在淤泥質(zhì)土層中行走困難，不能像PC220挖掘機(jī)那樣可以自己墊鋼板進(jìn)行挖土作業(yè)。同時(shí)，小型挖掘機(jī)功效低，即使按照現(xiàn)場場地布置極限，小型挖掘機(jī)的數(shù)量也無法滿足土方開挖施工進(jìn)度要求。優(yōu)化后的支撐為6道混凝土支撐，支撐豎向間距由原來的4m加大至5m，支撐平面距離由原來的4m擴(kuò)大至8m。在減少了支撐道數(shù)節(jié)約工程投資成本的同時(shí)加大了施工進(jìn)度，在縮短了施工工期的同時(shí)也節(jié)約了施工成本。

4 支護(hù)設(shè)計(jì)

地下連續(xù)墻墻身采用C35P8水下混凝土，厚度為1200mm，根據(jù)地勘報(bào)告，強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖層（15-1）上層面埋深42.15～45.18m，地下連續(xù)墻地面必須進(jìn)入此層5m以上達(dá)到止水要求，取墻體設(shè)計(jì)計(jì)算深度約為47.15～50.18m，根據(jù)場地地層變化。每幅墻體長度約為4～6m，共120幅槽段。

基坑共設(shè)六道混凝土支撐+1道換撐，第一、二支撐混凝土等級為C30，第三～六道支撐混凝土等級為C40。從上至下間距依次為：5.1m、4m、5m、5m、5m?；炷林沃糜阡摳裰?，鋼格柱下部進(jìn)入混凝土格構(gòu)柱4m。格構(gòu)樁樁底進(jìn)入中風(fēng)化巖層不小于1m。

5 優(yōu)化前后設(shè)計(jì)值對比分析

將原設(shè)計(jì)方案與優(yōu)化后所計(jì)算出的土壓力、支撐軸力、彎矩以及墻頂位移的最大值進(jìn)行對比，比對結(jié)果如圖1～4所示。

圖1 土壓力最大值對比結(jié)果

圖2 支撐軸力最大值對比結(jié)果

圖3 彎矩最大值對比結(jié)果

圖4 墻頂位移對比結(jié)果

從圖1～4可以看出，優(yōu)化前后所計(jì)算出的最大土壓力、最大支撐軸力、最大彎矩以及最大墻頂位移結(jié)果基本吻合，說明優(yōu)化設(shè)計(jì)合理可行。

6 結(jié)束語

綜上所述，武漢市軌道交通3號線香港路站基坑最大開挖深度32m?；铀诘貙訛榈湫偷拈L江一級階地，地質(zhì)條件差，主基坑范圍內(nèi)還有一層軟塑狀、局部呈流塑狀的淤泥質(zhì)粘土層?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)施工難度大、基坑降水、主基坑開挖安全風(fēng)險(xiǎn)高。經(jīng)過對現(xiàn)場地質(zhì)情況的反復(fù)調(diào)查與分析，結(jié)合現(xiàn)場施工場地要求及工作效率，采用將地下連續(xù)墻減短，墻底僅進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖5m并將支撐數(shù)量減少至6道，支撐材料全部為鋼筋混凝土的圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案。優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果符合規(guī)范要求。在后期土方開挖施工過程中可以使用較為大型的挖掘設(shè)備，提高了施工速度，并大大降低了施工成本。

[1]楊 曼，李 博.國內(nèi)外基坑發(fā)展概況[J].山西建筑，2007，33（24）：123～124.

[2]施占新.深基坑工程設(shè)計(jì)及環(huán)境效應(yīng)的研究[D].東南大學(xué)，2001：1～13.

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