中铁二十局集团第四工程有限公司 山东 青岛 266061
摘要：文章基于青岛地铁3号线五四广场站E出入口围护结构施工，为确保出入口深基坑施工期间周边道路、管廊及建构筑物安全，围护结构采用φ273型钢钢管混凝土桩为竖向支护，以钢支撑设置水平支撑，开挖面挂网喷浆护壁的支护方案。通过工程实践，表明该深基坑支护方案有效、可行。
关键词：地铁深基坑；围护结构；微型桩；型钢钢管混凝土桩
1?引言
随着经济的增长，城市人口和财富越来越多，可是城市的交通却跟不上日益快速增长的经济，因此，快捷方便的交通方式便是目前城市发展的首要目标[1]。
目前，地铁的线路多选择在较为繁华人口密集地段，为了能够直接到达目的地使人们出行更为方便，地铁沿线往往是高程建筑及人口分布的密集区，所以在地铁工程建设过程中对地表建筑物的影响和自身的安全问题就显得特别重要，也被社会重点关注[2]。
在施工场地狭小，对基坑稳定性要求极其严格的条件下，钻孔灌注桩或地下连续墙支护成本高，污染大且受场场地及地质情况限制施工困难，微型型钢钢管桩能较好的解决以上问题。
本文以青岛地铁3号线五四广场站E出入口施工为例，通过出入口围护结构的施工，总结提出周边环境复杂，场地狭小的深基坑支护方法。
2工程概况
2.1工程简介
青岛地铁3号线五四广场站位于香港中路与山东路相交处，沿香港中路呈东西向布置，为地下二层双岛四线五柱六跨框架结构。E出入口基坑开挖宽度6.5～7.3m，开挖最大深度16m。出入口南侧为威斯汀酒店（高度237.7m，筏板基础），周边管线主要为高压输电管廊（距离基坑1.15m），具体位置图1所示。
图1 E出入口平面图（单位：mm）
2.2工程及水文地质
五四广场站E出入口地层层序自上而下依次为：
第<1>层杂填土：杂色，稍湿，松散，主要成分为粉质粘土混砂土，含少量碎石、砖块。
第<16中>层强风化中亚带花岗岩：浅肉红色，结构构造局部破坏，岩芯呈岩夹土或半岩半土状，标准贯入试验所带岩芯手捻呈砂砾状，施工中采用合金钻进工艺，钻进平稳，进尺较快。
第<16下>层强风化下亚带花岗岩：浅肉红～肉红色，结构构造已破坏，岩芯手捻呈砂砾～角砾状，标准贯入试验跳锤，钻进平稳，进尺较快。
第<17>层中风化带花岗岩：肉红色，粗粒结构，块状构造，节理裂隙发育，以构造、风化裂隙为主，层岩石坚硬程度为较硬岩，岩体完整程度为较破碎，岩体基本质量等级为Ⅳ级。
第<18>层微风化带花岗岩：肉红色，粗粒结构，块状构造，节理不发育，根据野外钻探情况，结合室内试验成果，岩体基本质量等级Ⅲ级。
E出入口场区周边地下水主要类型为第四系孔隙水和基岩裂隙水。素填土层属于中等透水层，强、中风化岩层属弱透水层。地下水在基岩中的赋存量较小，迳流条件也差，透水性弱。
3常用围护结构形式存在的问题
在地铁地下工程施工中，经常会碰到地下管道的主干线和支线，如果因为地铁施工造成地下管道破损，不仅仅会增加地铁工程的安全隐患，造成重大安全事故，还会对一定范围的人们生产生活造成影响，带来巨大的经济损失[3]。
E出入口围护结构钻孔灌注桩方案存在以下问题：①结构外边线距离高压输电管廊最近处1.15m，钻孔灌注桩桩径普遍较大（桩径≥600mm），不满足与输电管廊的最小安全距离（0.5m）要求；②出入口开挖范围内多为岩层，旋挖钻孔桩不适用于此类工况；③冲击钻孔桩施工速度慢，对管廊扰动周期长，施工风险周期较长；④钻孔灌注桩施工期间场地文明施工差，不满足绿色施工要求。E出入口围护结构地下连续墙方案由于地质原因及场地受限，无法施工。
4围护结构施工方案
4.1方案总述
E出入口采用明挖顺作法施工。出入口基坑长度约46.28m，基坑开挖宽度6.5～7.3m，开挖最大深度16m。围护结构采用φ273型钢钢管桩+钢支撑的支护形式，钢管桩中心间距800mm，钢管桩中加设20工字钢，并用C30细石混凝土填充，钢管桩嵌固深度不小于1.5m。冠梁设计为500×600mm，钢管桩锚入冠梁500mm。围护结构剖面图如图2所示，微型型钢钢管桩施工工序图如图3所示。
图2围护结构剖面图
4.2微型钢管桩施工要求
钢管桩施工前需综合考虑防水材料厚度、桩孔垂直度偏差、施工水平等因素外放5～10cm，保证钢管桩底部不侵入结构侧墙，单排桩成桩偏差小于5cm。
为避免清孔不彻底影响吊放钢管，钻孔过程中实际孔深需比设计孔深增加30～50cm，吊放钢管前需再次测量孔深。
为保证工字钢受力，吊放20b工字钢前需根据基坑方向调整工字钢方向，工字钢腹板方向应与基坑开挖面垂直，钢管桩大样图如图4所示。
5设计计算
5.1基本信息
参考《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012对出入口深基坑进行验算。基本信息如下：内力计算方法：增量法、支护结构安全等级为二级、支护结构重要性系数γ0=1.0、基坑深度：13.5m、嵌固深度2.0m、桩材料：Q235型钢（φ273×14.0无缝钢管及20b工字钢）、桩间距0.8m，冠梁尺寸：0.5×0.6m、放坡级数：1、超载值20kN/m、支护结构上的水平集中力0kN/m、基坑降水最终深度14m。
图3微型型钢钢管桩施工工序图
5.3截面参数
截面参数信息表见表2
表2截面参数表
5.4截面验算
基坑内侧抗弯验算：
5.5整体稳定性验算
采用瑞典条分法取1.0m宽度计算基坑的整体稳定性。滑裂面数据如下：整体稳定性安全系数
Ks=2.438、圆弧半径R=10.250m、圆心坐标X=-2.322m、圆心坐标Y=7.916m，各工况下嵌固段基坑内侧土反力验算如下：
工况1：Ps=341.182≤Ep=13123.015，土反力满足要求。
工况2：Ps=343.553≤Ep=13123.015，土反力满足要求。
工况3：Ps=335.780≤Ep=5699.268，土反力满足要求。
工况4：Ps=336.247≤Ep=5699.268，土反力满足要求。
工况5：Ps=312.876≤Ep=440.139，土反力满足要求。
式中：Ps为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力（kN）；
Ep为作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力（kN）。[4]
6结束语
青岛地铁3号线五四广场站E出入口受周边管线及建筑物限制，钻孔灌注桩及地下连续墙方案无法施工，经过方案比选后最终确定采用微型钢管桩方案。使用地质钻机进行钻孔，孔径350mm，成孔后吊放φ273、壁厚14mm无缝钢管及20b工字钢并浇筑混凝土。地质钻机尺寸小，移动灵活，不受场地限制；地质钻机成孔快，避免了长期施工对周边建筑物及管廊的扰动；钢管桩外径273mm，施工期间距离管廊最小距离大于0.5m保证了施工期间管廊安全。E出入口施工工期6个月，监测记录显示周边道路最大沉降17mm，既有建筑物最大沉降1.1mm，实践表明，在基坑距离既有建筑物很近、边坡稳定性要求严格、场地狭小的情况下，型钢钢管桩支护非常有效，在深基坑支护应用中具有较大的发展空间，值得进一步推广应用。
参考文献
[1]丁文昊.地铁现状及施工方法的发展[J].江西建材，2015（9），147-150.
[2]田海.地铁深基坑支护技术发展研究[J].2017中国建筑施工学术年会论文集，40-45.
[3]黄清证.地铁施工临近管线安全风险管理[J].交通建设，2018.6，263 -264.
[4]中铁第一勘察设计院集团有限公司.《青岛市地铁一期工程3号线五四广场站附属结构变更图D版计算书》[R].青岛，2016.
作者简介
马万里（1992-），助理工程师，主要从事城市轨道交通工程施工工作。
论文作者:马万里
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/6/4
标签：基坑论文; 出入口论文; 钢管论文; 结构论文; 地铁论文; 型钢论文; 钻孔论文; 《防护工程》2019年第4期论文;