地下綜合交通樞紐基坑設(shè)計(jì)實(shí)例研究

馬登堂

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京102627）

1 引言

隨著我國(guó)高鐵建設(shè)的蓬勃發(fā)展，站前交通樞紐作為城市與高鐵換乘的紐帶日益重要。為滿足使用要求，樞紐深度越做越深，且經(jīng)常伴隨地鐵車站的同步建設(shè)，因此，樞紐基坑工程趨向于深、大、復(fù)雜等特征，設(shè)計(jì)和施工難度越來越大。

本文以江蘇武進(jìn)交通樞紐基坑設(shè)計(jì)方案為例，闡述樞紐基坑支護(hù)的方案比選過程，為類似工程設(shè)計(jì)提供參考。

2 工程案例

2.1 工程概況

江蘇武進(jìn)綜合交通樞紐工程是以武進(jìn)站為中心的綜合客運(yùn)樞紐，基坑設(shè)計(jì)包括約12m 的地下車庫(kù)部分和26m 的地鐵6號(hào)線部分?；?xùn)|側(cè)為現(xiàn)狀地鐵1 號(hào)線沿江城際站，與車站主體結(jié)構(gòu)距離約24m；基坑南側(cè)為武進(jìn)站站房；基坑北側(cè)為龍躍路，寬約8m，擬隨樞紐工程建設(shè)拓寬改造；基坑西側(cè)現(xiàn)狀為廠房，后期規(guī)劃為站西路，如圖1 所示。

2.2 工程地質(zhì)概況

圖1 建設(shè)場(chǎng)地平面圖

根據(jù)勘察結(jié)果，各土層分布較穩(wěn)定，地層層序較完整，各土層工程特性如表1 所示。

根據(jù)場(chǎng)坪標(biāo)高，地下停車場(chǎng)基底位于④2粉土夾粉質(zhì)黏土層，擬建地鐵基底位于⑦2 粉質(zhì)黏土層。

2.3 地下水特征

本場(chǎng)地范圍內(nèi)地下水按其埋藏條件主要為上層滯水和淺層承壓水。

1）上層滯水：主要分布于①填土層中，水位為自然地面以下0.50～1.20m，水量變化大，主要補(bǔ)給源為大氣降水，水位隨季節(jié)變化明顯，年變化幅度約為0.50m。

2）承壓水：本場(chǎng)地承壓水分為第Ⅰ層承壓水和第Ⅱ?qū)映袎核５冖駥映袎核饕癫赜冖?、⑤1、⑧2、⑧21 層中，主要補(bǔ)給源為滆湖水的側(cè)向、越流補(bǔ)給，水量豐富。Ⅰ1 層承壓水測(cè)壓水位約為地面下2.10～2.90m，Ⅰ2 層承壓水測(cè)壓水位約為地面下8.50～9.30m。

表1 地基土工程特征分析表

3 基坑設(shè)計(jì)選型及方案比選

基坑支護(hù)的選用要綜合考慮場(chǎng)地地質(zhì)條件、地下水、周邊環(huán)境及工程造價(jià)等因素[1]，本工程屬于超大超深基坑，周邊環(huán)境復(fù)雜，基坑支護(hù)方案選取的合理性尤為關(guān)鍵。

根據(jù)本工程基坑特點(diǎn)，分成3 部分考慮：（1）12m 深地下停車庫(kù)基坑支護(hù)；（2）26m 深地鐵基坑支護(hù)；（3）以上二者交接部位。

3.1 地下停車庫(kù)基坑支護(hù)

地下停車庫(kù)基坑支護(hù)方案可采用樁+內(nèi)支撐、雙排樁、樁錨及中心島留土后做方案，均可滿足基坑本身的穩(wěn)定性要求，但各有優(yōu)缺點(diǎn)。

針對(duì)本工程，因樁錨方案中錨索施工需穿越建筑用地紅線，可能造成周邊產(chǎn)權(quán)地塊的糾紛，因此首先排除；樁+內(nèi)支撐與雙排樁方案均可保證基坑安全及穩(wěn)定性，但雙排樁方案經(jīng)濟(jì)性較差，樁+內(nèi)支撐受地鐵站支撐體系限制，地下車庫(kù)基坑需等地鐵站施工同步拆撐，不僅會(huì)造成大基坑的暴露時(shí)間較長(zhǎng)，風(fēng)險(xiǎn)不可控，且整體工期較長(zhǎng)。綜合考慮以上各因素后，地下車庫(kù)基坑支護(hù)采用“中心島式+逆作法”方案：角部重點(diǎn)部位采用地下連續(xù)墻+對(duì)角支撐，基坑北側(cè)及西側(cè)區(qū)域采用地下連續(xù)墻+留土后做，如圖2 所示。

圖2 中心島式+逆作法方案平面圖

3.2 地鐵基坑支護(hù)

地鐵基坑呈長(zhǎng)條形，基坑支護(hù)方式較單一，即地下連續(xù)墻+鋼筋混凝土支撐+鋼管支撐。本工程地鐵基坑約26m，采用1 000mm 地下連續(xù)墻+三道鋼筋混凝土支撐+三道鋼管支撐。

3.3 兩基坑交接部位

本工程工期緊張，地下車庫(kù)和地鐵基坑雖深度不同，實(shí)質(zhì)上是同一個(gè)基坑的“坑中坑”問題。如何同期施工，如何節(jié)省工期，2 部分基坑交接部位的處理方式尤為關(guān)鍵。

常規(guī)做法為2 部分基坑協(xié)同考慮，地下車庫(kù)內(nèi)支撐與地鐵基坑上部2 道支撐設(shè)置于同一標(biāo)高，共同受力。這種方式能夠很好地保證基坑的安全和對(duì)周邊環(huán)境的影響，且可以節(jié)省交界處約12m 高的地下連續(xù)墻，缺點(diǎn)是淺基坑受深基坑制約較嚴(yán)重，基坑暴露時(shí)間過長(zhǎng)且對(duì)工期極為不利。綜合比選后，采用留土后做方式，將2 個(gè)基坑獨(dú)立，同步施工，互不影響，可大幅度縮短工期，如圖3 所示。

圖3 2 部分基坑分別實(shí)施示意圖

此方案的難點(diǎn)在于緩沖區(qū)留土的加固措施，如何保證緩沖區(qū)土體強(qiáng)度以平衡土壓力是關(guān)系到地鐵獨(dú)立性施工的關(guān)鍵，且施工難度較支撐方案大，對(duì)施工單位的水平要求較高。

4 基坑設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果

根據(jù)基坑支護(hù)選型，分區(qū)段對(duì)基坑進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表2、表3 所示，均滿足規(guī)范要求[2～4]。

表2 地下車庫(kù)基坑計(jì)算位移及安全系數(shù)

表3 地鐵基坑算位移及安全系數(shù)

5 結(jié)論

通過本文的分析，得到以下結(jié)論：

1）隨著基坑設(shè)計(jì)和施工越來越復(fù)雜，單一支護(hù)很難滿足要求[5]。一個(gè)項(xiàng)目中根據(jù)不同的開挖深度、周邊環(huán)境條件運(yùn)用多種支護(hù)形式相結(jié)合是可行的。

2）交通樞紐往往位于城市近郊和市區(qū)內(nèi)，周邊環(huán)境復(fù)雜，對(duì)基坑變形要求較高。選擇適宜的基坑支護(hù)方案的同時(shí)，基坑開挖順序及施工組織設(shè)計(jì)也尤為關(guān)鍵。

3）從節(jié)省整體工期的角度出發(fā)，本工程采取設(shè)置緩沖區(qū)的分區(qū)作業(yè)方法，便于地下車庫(kù)和地鐵基坑的同步實(shí)施，是一個(gè)解決工期的有效方案，可作為類似工程的參考。