上海市隧道工程轨道交通设计研究院
摘要：目前各城市轨道交通工程线网规模越来越大，因此带来很多的车站深基坑工程。由于受到边界条件以及有关控制因素的影响，各种矛盾突出，需要采取有效措施来解决遇到的问题。基于此，文章结合苏南地区某典型地铁车站工程案例进行分析，提出城市核心区复杂地质条件下地铁深基坑设计常见问题及对策。
关键词：城市核心区、轨道交通、车站深基坑、围护结构设计
1工程概况
拟建的“常州市轨道交通1号线一期工程文化宫站”为1号线与2号线的换乘车站，采用“T”字换乘，位于常州市商业、金融中心的和平北路、延陵西路交叉口，1号线文化宫站位于和平北路下南北向设置，2号线文化宫站位于延陵西路下东西向设置，并在西北象限设1、2号线联络线。其中1号线车站为14m岛式站台地下三层车站，共设置4组风亭、3个出入口（预留1个出入口），车站有效站台中心线里程：SK21+525.182，南端头井与盾构区间设计分界里程为：SK21+414.962，北端头井（“刀把”处）与盾构区间设计分界里程为：SK21+732.095，车站净长317.133m，净宽21.3m，其中“刀把”部分长63.263m。1号线车站站台中心线处轨面标高为-17.15m，标准段基坑开挖深度约24.66m，端头井段约为26.36m，顶板埋深约3.3m。2号线车站为14m岛式站台地下二层车站，共设置4组风亭、8个出入口（预留2个出入口）；车站净长540.00m，净宽21.3m，站台中心线处轨面标高为-10.246m，标准段基坑开挖深度约17.1m，端头井段为18.8m，顶板埋深约3.2m。联络线底板埋深17.61～23.64m。1号线与2号线车站同期实施。
2基坑围护设计方案
2.1基坑围护设计总体构想
根据本基坑工程的面积及开挖深度，周边建筑物及地下管线布置情况，以及工程进度的需要，本基坑采用明挖顺筑法施工，根据基坑抗倾覆、抗隆起稳定性、抗承压水稳定性、抗管涌稳定性、基坑变形以及节约造价经济合理的要求，确定基坑围护方案。
由于本基坑周边环境情况较复杂，为了最大限度的减少对周边建（构）筑物、地下管线和道路的影响，根据我院以往设计经验，经综合考虑工期、造价、施工质量等因素，通过诸多方案比选，决定基坑采用明挖顺筑法开挖施工，围护结构采用地下连续墙。
主体基坑标准段开挖深度约24.66m，坑底位于⑥4层粉质粘土层，端头井处基坑开挖深度约26.36m，坑底位于⑦1层粉质粘土。车站地墙长度变化具体分布情况可参考下图。其中车站南端头井墙长48m，北端头井地墙长47m，标准段墙长45m；所有地下墙墙趾位于⑨2a层粉土夹粉砂层及⑨2层粉质粘土层中，且均隔断⑧2层粉砂承压含水层。对于工会大厦，由于距离基坑较近，采取了一定的保护措施，在工会大厦侧地下墙设置3根高压旋喷桩止水，并预留注浆管，根据监测情况进行跟踪注浆。
附属结构基坑开挖深度约9.19～17.12m，坑底位于⑤2层粉砂及⑥3层粘土层中，钻孔灌注桩长约23m，伸入土质较好的⑥3粘土层，隔断⑤层土中的承压水。
2.2支撑体系
站台中心线处基坑深度为24.66m，基坑竖向设置两道钢筋混凝土支撑加四道钢支撑。端头井处基坑开挖深度约26.36m，。截面尺寸如下：
第一道支撑截面尺寸非栈桥下为800mm×800mm，顶圈梁截面尺寸非栈桥下为1200mm×1000mm，栈桥下顶圈梁尺寸为1200mm×1400mm，栈桥下梁为900×1200，第一道支撑纵梁为900mm×1100mm，栈桥板厚400mm。
第二道、第三道、第六道钢管支撑截面尺寸为ϕ609，t=16，间距约3m。
第四道砼支撑截面尺寸标准段及刀把段为1000mm×800mm，端头井及换乘段尺寸为1000mm×900mm，支撑水平间距约为7.6m，第四道支撑系杆截面尺寸为600mm×600mm，砼围檩尺寸1000mm×1500mm。
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第五道钢管支撑截面尺寸标准段为ϕ609，t=16；端头井及刀把段为ϕ800，t=16，间距约3m。
在南、北端头井及刀把段设置第五道钢支撑换撑，支撑尺寸ϕ609，t=16，间距约3m。
2.3格构柱、灌注桩
支撑下采用4L200×20型钢格构柱加ϕ1000钻孔灌注桩作立柱桩，立柱截面尺寸为610mm×610mm，插入立柱桩内3m，钻孔灌注桩长35m；桩底位于持力层⑨3粘土。
局部格构柱GGZ3采用4L200×24型钢格构柱加ϕ1000钻孔灌注桩作立柱桩，立柱截面尺寸为610mm×610mm，插入立柱桩内3m，钻孔灌注桩长40m，桩底位于持力层⑨6粘土。
2.4支撑安装、拆撑方案
开挖及支撑施作：首先开挖至混凝土支撑的顶部，随后掏槽至混凝土支撑底部，浇筑混凝土支撑，待混凝土支撑达到设计强度后，再沿基坑深度从上至下挖土并依次施工第二～六道钢管支撑及第四道砼支撑。最后开挖至标准段坑底做素砼垫层，浇筑砼底板及底板面上1.5米范围内的内衬墙，并设置泄水孔。
支撑拆除和结构回筑：在底板达到设计强度后，拆除第六、五道钢支撑（端头井段第五道换撑）。然后浇筑下三层内衬墙、柱及下二层板，待达到设计强度后，然后拆除第四道砼支撑，浇筑内衬墙至第三道支撑下0.5m，拆除第三道支撑后继续浇筑内衬墙及浇筑下一层板，待达到设计强度后，浇筑下一层内衬墙、柱，待达到设计强度后，拆除第二道支撑，然后浇筑剩余内衬墙、柱及标准段顶板，达到设计强度后，拆除第一道混凝土支撑；盾构施工；最后封闭吊装孔，排管覆土，封闭底板泄水孔。
3深基坑设计常见问题及对策
1、地质条件复杂，填土层及砂性土层较厚，承压水头高，且补给来源丰富，不良地质问题突出。
解决措施：针对深厚填土层，影响地下墙成槽质量，设计采取高压旋喷桩槽壁加固措施。针对深厚砂性土层、承压水头高的特点，影响基坑承压水稳定性，设计采取地下墙隔断承压水措施，减小因降承压水对基坑周边环境的影响。
2、站址位于城市核心区，交通繁忙，现状道路宽度有限，施工期间兼顾施工场地及交通疏解是工程的重难点。
解决措施：车站采用半铺盖明挖法施工，解决交通疏解及施工场地宽度不够的问题，同时选择与场地条件相适应的施工设备。
3、工程周边环境复杂，地下管线众多，建构筑物密集，保护要求高，敏感区深大基坑工程施工风险控制是工程的重难点。
解决措施：围护结构选取地下连续墙+内支撑组合型式，对于环境保护要求高的区域适当增加支撑刚度（如加密支撑间距、加大支撑截面）、增加换撑、加强监测手段等，特殊情况下，如栈桥板一侧走社会交通，考虑地下墙墙缝渗漏时无抢险条件，局部增加墙缝止水措施（墙缝增设高压旋喷桩）。
4、如何在既有地下空间范围拆除、新建地下工程。
解决措施：人工配合镐头机揭除工作井顶板混凝土，工作井内侧壁上下端植临时封堵墙主筋，施工厚400 mm临时封堵墙，适当养护后，利用本工程场内三轴搅拌桩水泥置换土回填工作井，压实整平，为深层清障做好前期准备。采用全回转钻机驱动钢套管在（待施工围护咬合桩）桩周作360°旋转切割钻进，对咬合桩施工区域障碍物进行分离，套管内侧装有刀盘，旋转破碎套管内脱离的障碍物，而后利用冲抓斗清除套管内杂物直至设计标高；
结语
通过对地铁车站深基坑围护结构设计的相关研究，可以看出应该从地铁车站超深基坑的客观实际情况出发，充分利用自身优势，研究制定最为符合实际的围护结构设计方案。针对设计常见问题，要制定有效的对策加以解决，促进地铁车站深基坑围护结构设计工作的进步。
参考文献：
[1]张帆.地铁车站偏载深基坑围护结构设计研究[J].江西建材，2018（03）：110-111.
论文作者:戴文
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第19期
论文发表时间:2019/7/1
标签：基坑论文; 车站论文; 截面论文; 地下论文; 粘土论文; 栈桥论文; 内衬论文; 《建筑模拟》2019年第19期论文;