地铁站出入口深基坑支护技术分析范文

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1工程概况

广州地铁九号线花都广场站位于迎宾大道和天贵路十字交叉路口处，呈一字型设置于迎宾大道下方。车站有效站台中心里程为YDK9+669.000，车站起点里程为YDK9+587.900，车站终点里程为YDK9+864.900，车站外包总长为277.0m，标准段宽19.7m，站台中心里程处顶板埋深为2.50m。车站南面为商业建筑；东南面为村镇民宅；北面为规划中的文化展览中心；西南面拟建地下商业广场；西北面为花都区政府；西端为南北流向的田美河。本车站共四个出入口及两个风亭。车站平面布置图见图1。花都广场站附属Ⅲ号出入口位于迎宾大道的北侧，靠近规划中的文化展览中心，此次施工在主体结构基坑施工完成之后进行。Ⅲ号出入口基坑深度为9.043m(标准段)，宽度7.2m。集水井底深度为12.2m为本基坑最深处。采用明挖顺作法施工，基坑支护结构安全等级为一级，支护结构重要性系数为1.10。

2地质情况及地下水位

根据《广州市轨道交通九号线工程B标段花都广场站详细勘察阶段岩土工程勘察报告》，本场地上覆盖第四系土层从上至下为：素填土<1>，可塑粉质粘土<4N-2>、冲坡积成因的粗砂<3-2>、砾砂<3-3>、灰岩、炭质灰岩残积成因的软塑粉质粘土<5C-1A>、灰岩微风化<9C-1>。本场地勘察期间揭露本场地地下水稳定水位埋深0.7～3.8m(标高7.92～10.44m)，初见水位标高8.41～11.04m。根据广花盆地监测资料，地下水位年变幅第四系孔隙水水位埋深为0.39～1.53m。

3支护结构设计与计算

随着深基坑开挖技术的研究与发展，产生了许多先进的设计、计算方法以及施工工艺，出现了许多技术先进的成功工程实例。但由于基坑工程的复杂性以及设计、施工的不当，基坑工程发生事故的概率仍很高，因此支护结构的选型尤其重要。本基坑选用的支护形式有：(1)放坡。在基坑底部出现高差的地方采用；(2)连续墙。本基坑砂层较厚，即使采用止水帷幕也有突水的可能，造成安全隐患。地下连续墙刚度大，止水效果好，适用于地质条件差和复杂、基坑深度大、周边环境要求高的深基坑支护，但造价较高；(3)内支撑。采用钢筋混凝土支撑和钢支撑。钢筋混凝土支撑刚度大，可以先撑后挖，但拆除不方便且造价高；钢支撑刚度相对较小，拆除方便可循环利用，通过预加轴力来控制位移，但施工中很难做到及时支撑。Ⅲ号出入口基坑地下连续墙厚度600mm，标准段(A区)采用一道混凝土支撑600×800，冠梁800×800，冠梁兼做压顶梁。电梯井及集水井处(B区)需要设置两道混凝土支撑，第二道混凝土支撑600×800，腰梁800×800。在施工电梯附近顶板(C区)时需要拆除两根第一道混凝土支撑，此处需另设两根钢换撑600，t=12。出入口斜坡段(D区)采用一道混凝土支撑600×800，冠梁800×800，由于底板标高原因此冠梁需要上抬500mm。混凝土斜撑600×800，混凝土板撑为2m×2m，厚度300mm。支撑平面布置情况见图2，C区横断面支撑情况见图3。本基坑场地平整后地面绝对标高11.600m，地下水取最不利水位为地面以下0.39m。地下连续墙采用C30水下混凝土，抗渗等级P6。砼支撑、冠梁、斜撑围囹采用C30混凝土。钢支撑采用600壁厚12钢管，材料为Q235B钢。钢筋为HPB300、HRB400热轧钢筋。荷载计算时覆土按竖向全土重计，容重按20kN/m3。地面超载一般按20kPa计，出土口的地面超载为35kPa。水土侧压力：水土压力砂土时采用水土分算，粘性土时采用水土合算，施工阶段按朗金公式计算其主动侧水土压力。水浮力：基坑外侧按各孔所提供的稳定水位选取，基坑内侧按基坑开挖面以下1m计算。钢支撑施加预应力400kN。连续墙嵌固深度原则为：当岩面在底板底以上或底板底以下5.5m范围内时连续墙嵌固深度为在微风化岩、中风化岩、强风化岩分别为1.5m、2.5m、3.5m；当岩面在底板底以下5.5m范围外时，如连续墙需嵌岩，则嵌入微风化岩、中风化岩深度为0.5m，嵌入强风化岩、粉质粘土深度为2m，在注浆处理后的溶洞位置，嵌固深度同粉质粘土。地下连续墙施工前必须将墙下存在的影响结构施工安全的溶洞处理完。应用理正深基坑7.0计算软件，分别取标准段、人防段、出土口、集水井、电梯井(北面和南面)以及出入口斜坡段共9个截面进行计算。通过计算得出计算截面的支撑轴力情况见表1，鉴于篇幅仅列出六个内力包络图见图4。根据计算得出的内力对钢筋混凝土支撑以及连续墙进行配筋。钢换撑(600，t=12)最大轴力标准值1304.25kN，计算长度9.13m，并考虑20度的温差，经过验算，其在平面内及平面外的稳定性均满足规范要求。Ⅲ号出入口基坑变形控制保护等级为一级，围护结构最大水平位移≤0.25H%，且≤30mm(H为基坑开挖深度)。由表1可知，计算截面的最大水平位移均满足要求。

4基坑土石方的开挖

本基坑电梯井处的施工工序较复杂：(1)场地平整，管道迁移，清除地下各类基础，浇筑导墙，采取跳槽施工方法，施作地下连续墙。(2)开挖土方，立地模，浇筑冠梁及第一道钢筋混凝土支撑。(3)开挖土方，立地模，浇筑腰梁及第二道钢筋混凝土支撑。(4)基坑开挖至基底，施工接地网、垫层、底板防水层，结构底板。(5)敷设侧墙防水层，施作侧墙，拆除第二道混凝土支撑，施做钢管支撑(600，t=12)。(6)施工到顶板时，拆除第一道砼支撑，敷设侧墙防水层，施作侧墙和附属结构顶板。(7)拆除钢换撑，回填顶板覆土，恢复路面。根据《广州市轨道交通九号线工程B标段花都广场站详细勘察阶段岩土工程勘察报告》及其相关资料可知，Ⅲ号出入口的砂层较厚，因此本设计开挖时在出入口斜坡段先超挖至绝地标高3.450m，然后放坡至1.000m(坡度1:3.39)。电梯井处从绝地标高3.450m通过两个方向放坡至1.000m(坡度分别为1:1.65和1:1.85)。集水井的长边从绝对标高1.000m和2.550m通过坡度1：1.35放坡至-0.600m，短边从绝对标高2.600m放坡至-0.600m。放坡情况见图5。根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)13.1.8：自然滑坡稳定安全系数按滑坡破坏后果严重性、稳定性状况和整治难度以及荷载组合等因素综合考虑，对破坏后果不严重，极易处理的滑坡取1.05。Ⅲ号出入口所有的放坡经过验算均满足此要求，且对坡面做加强处理，坡面铺设6@150×150的钢筋网，并喷射10cm厚度的C20早强混凝土。采用放坡处理后需要回填，采用碾压法施工，回填土采用粘土，严禁用建筑垃圾及淤泥回填，每层铺设厚度200mm~300mm，每层压实6~8遍，密实度需达到0.95。基坑施工期间基坑内设降水井，基坑内水位降至基坑面以下1m，基坑四周布设集水井，通过300mm波纹管连接，形成基坑排水系统，再经过沉淀池排入市政管网。降水井施工过程如遇孤石应移位重新开孔施工，基坑外侧可结合施工实际情况设置回灌井，以防坑外水位大幅下降。

5结论

本工程基坑深度大，地下水位较高且砂层厚度大，因此Ⅲ号出入口围护结构采用地下连续墙加内支撑的联合支护方式，且在局部采用二道钢筋混凝土支撑加钢换撑，施工时需要特别注意施工工序。基坑降水采用降水井。对于基坑底部出现高差的地方采用放坡处理并进行加固。深基坑支护技术在不断发展和深化，且地下连续墙加内支撑的的施工技术目前较成熟。选择良好的支护形式是深基坑安全开挖的保证，选择合理的开挖方案可以有效地减小基坑开挖时对周围环境的影响。正确处理基坑土石方的开挖速度，保证围护结构的稳定是非常重要的。

作者：李冰 单位：中铁四院集团广州设计院有限公司