某綜合交通樞紐基坑地下連續(xù)墻圍護(hù)設(shè)計(jì)概述

張萬(wàn)忠

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300251)

1 某綜合交通樞紐工程概況

某綜合交通樞紐規(guī)劃用地約26.26 km2，樞紐核心區(qū)建筑布局有:航站樓、東交通中心、磁浮、高鐵、西交通中心，涵蓋高速鐵路、1條低速磁浮線(xiàn)、4條城市軌道交通、長(zhǎng)途和社會(huì)公交等，是超大型綜合交通樞紐。其中地下一層為國(guó)鐵出站層、交通中心層、地下二層為2條地鐵站臺(tái)層、地下三層為2條地鐵站臺(tái)層。

2 基坑支護(hù)總體設(shè)計(jì)方案

整個(gè)基坑分三級(jí)基坑，第一級(jí)基坑由國(guó)鐵地下站房、西交通廣場(chǎng)及延伸段組成。第二級(jí)基坑由地鐵西站10號(hào)線(xiàn)、青浦線(xiàn)和2號(hào)線(xiàn)站臺(tái)層與相鄰區(qū)間及5號(hào)，17號(hào)線(xiàn)站廳層組成。第三級(jí)基坑由地鐵西站5號(hào)，17號(hào)站臺(tái)層與區(qū)間及跨線(xiàn)風(fēng)道組成。

基坑圍護(hù)總體方案為:第一級(jí)基坑為兩級(jí)放坡+水泥土重力式擋墻，第二級(jí)基坑為地下連續(xù)墻+兩道鋼或鋼筋混凝土內(nèi)支撐，第三級(jí)基坑采用地下連續(xù)墻+鋼管或鋼筋混凝土內(nèi)支撐的設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)段基坑剖面見(jiàn)圖1。

3 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

3.1 工程地質(zhì)

場(chǎng)地地貌類(lèi)型為濱海平原。現(xiàn)為村莊，居民住宅及廠房等，場(chǎng)地中部有兩條明浜縱橫交錯(cuò)，場(chǎng)地南端亦有一條明浜分布，場(chǎng)地標(biāo)高約2.99 m～4.95 m。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)段基坑剖面圖

根據(jù)勘察揭示100.00 m深度范圍內(nèi)的地基土屬第四紀(jì)中更新世Q2至全新世Q4沉積物，主要由飽和粘性土、粉性土和砂土組成，具水平層理。根據(jù)土的成因、結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)性指標(biāo)綜合分析，共可劃分成10個(gè)主要層次(第①層～第⑩層)。其中，第①，⑤，⑦，⑧層又可分為若干亞層或次亞層，第⑦1層中分布有一透鏡體(第⑦1t層)，第⑦1層、第⑦2層間分布有一夾層(第⑦夾層)。

3.2 水文地質(zhì)

場(chǎng)地地下水主要有:淺部土層的潛水、深部土層(第⑦層)中的第一承壓含水層及第⑨層中的第二承壓含水層。第⑦層為上海市第一承壓含水層，根據(jù)上海地區(qū)的區(qū)域資料，承壓水埋深一般在3 m～11 m，均低于潛水水位，并呈年周期性變化。

3.3 基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)

基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

4 基坑地下連續(xù)墻圍護(hù)設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)計(jì)算理論

地下連續(xù)墻為板式支護(hù)體系，計(jì)算采用規(guī)范推薦的豎向彈性地基梁法進(jìn)行。土的C，Φ等參數(shù)按照地質(zhì)報(bào)告中推薦的固快峰值取用，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、內(nèi)力及各項(xiàng)穩(wěn)定性驗(yàn)算均采用水土分算的原則進(jìn)行，在計(jì)算中地面超載按20 kPa考慮。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用豎向彈性地基梁的計(jì)算圖式見(jiàn)圖2，坑內(nèi)開(kāi)挖面以下的內(nèi)支撐點(diǎn)，以彈性支座模擬。坑內(nèi)開(kāi)挖面以下作用在圍護(hù)墻面的彈性抗力，根據(jù)地基土的性質(zhì)和施工措施等條件確定，并以均布的水平彈簧支座模擬。彈性抗力的分布通常取開(kāi)挖面處為零，開(kāi)挖以下一定深度內(nèi)三角形分布，其下按矩形分布。圍護(hù)墻底以豎直彈簧支座模擬。

4.2 不同工況下地下連續(xù)墻計(jì)算對(duì)比分析

本工程由于建筑和結(jié)構(gòu)方案空間關(guān)系復(fù)雜，基坑深度大小不一，一級(jí)基坑坡底與二級(jí)基坑的距離也有所不同，本工程中通過(guò)理論分析并擬定以36 m為界，大于36 m時(shí)不考慮一級(jí)基坑對(duì)二級(jí)基坑的影響，小于36 m時(shí)考慮一級(jí)基坑對(duì)二級(jí)基坑的影響，本文主要針對(duì)此兩種工況使用理正5.3軟件進(jìn)行計(jì)算和分析。

表1 基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表

工況一:一級(jí)基坑坑底距離二級(jí)基坑較遠(yuǎn)，認(rèn)為一級(jí)基坑對(duì)二級(jí)基坑無(wú)影響，水位取一級(jí)基坑坑底下0.5 m，連續(xù)墻厚度為800 mm，開(kāi)挖深度9.97 m，設(shè)置兩道鋼筋混凝土支撐，工況見(jiàn)圖2，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖3。

工況二:二級(jí)基坑與一級(jí)基坑之間的平臺(tái)寬度為10 m，考慮一級(jí)基坑水土壓力對(duì)二級(jí)基坑的影響，水位取自然地面下0.5 m。連續(xù)墻厚度為800 mm，開(kāi)挖深度為10.27 m，三道鋼筋混凝土支撐，計(jì)算工況見(jiàn)圖4，結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖2 圍護(hù)墻計(jì)算簡(jiǎn)圖

圖3 工況一計(jì)算結(jié)果

圖4 工況二示意圖（單位：m）

圖5 工況二計(jì)算結(jié)果

工況二與工況一相比，除第一道支撐軸力，其余各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均較工況一不利，尤其是最大負(fù)彎矩增長(zhǎng)明顯，需加大配筋率，同時(shí)坑底迎土側(cè)彎矩增長(zhǎng)明顯。主要原因?yàn)楣r二的一級(jí)基坑距離二級(jí)基坑較近，不能忽略一級(jí)基坑坡體內(nèi)的水土壓力、坡頂堆載對(duì)二級(jí)基坑的影響。實(shí)際設(shè)計(jì)中采取了如下對(duì)策:

1)對(duì)二級(jí)基坑地下連續(xù)墻加大入土深度、加強(qiáng)配筋;

2)對(duì)二級(jí)基坑坑底處加厚了配筋墊層，增強(qiáng)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向約束;

3)并要求施工期間加強(qiáng)降排水措施及嚴(yán)格控制施工超載。

4.3 地下連續(xù)墻構(gòu)造設(shè)計(jì)

4.3.1 疊合墻體系構(gòu)造

為了使地下連續(xù)墻與后澆內(nèi)襯墻組成疊合墻結(jié)構(gòu)體系，地下連續(xù)墻與結(jié)構(gòu)間通過(guò)墻頂冠梁預(yù)留鋼筋與后澆的底下一層底板連接;通過(guò)地下連續(xù)墻內(nèi)預(yù)埋鋼筋接駁器與后澆地下二層及以下結(jié)構(gòu)板連接;通過(guò)連續(xù)墻表面鑿毛及豎向間隔1 200預(yù)留剪力槽與后澆內(nèi)襯墻形成整體性良好的疊合墻(見(jiàn)圖6)。

圖6 剪力槽構(gòu)造圖

4.3.2 疊合墻防水設(shè)計(jì)

為解決地下連續(xù)墻墻幅之間的接頭處漏水問(wèn)題采取了如下技術(shù)措施:

1)槽段間采用了構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工適應(yīng)性強(qiáng)，止水性能較好的圓形鎖口管柔性接頭。

2)在地下連續(xù)墻與外側(cè)接縫處設(shè)置兩根高壓旋噴樁，并在連續(xù)墻的內(nèi)側(cè)現(xiàn)澆一道鋼筋混凝土內(nèi)襯墻，與地墻一起構(gòu)成疊合墻體，除了滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)受力需要外兩墻合二為一作為一道混凝土自防水體系。

3)地下連續(xù)墻在與頂板及底板接縫位置采取預(yù)留止水條、剛性止水片以及預(yù)埋注漿管并輔以膨脹止水膠等措施以解決結(jié)構(gòu)接縫處的防水問(wèn)題(見(jiàn)圖7)。

5 結(jié)語(yǔ)

圖7 地下連續(xù)墻與主體結(jié)構(gòu)連接防水節(jié)點(diǎn)

綜合交通樞紐基坑由于建筑單體較多，基坑深度和平面較復(fù)雜，對(duì)于核心區(qū)的基坑設(shè)計(jì)應(yīng)選擇經(jīng)濟(jì)合理且安全可靠的方案設(shè)計(jì)，當(dāng)存在多級(jí)放坡時(shí)，應(yīng)通過(guò)反復(fù)驗(yàn)算，綜合對(duì)比，慎重選取地下水位和荷載，確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)體安全。此外，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合，而采取地下連續(xù)墻疊合墻體系時(shí)應(yīng)著重解決好構(gòu)造設(shè)計(jì)。

［1］趙錫宏，李 蓓，楊國(guó)祥，等.大型超深基坑工程實(shí)踐與理論［M］.北京:人民交通出版社，2005.

［2］王衛(wèi)東，王建華.深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的設(shè)計(jì)、分析與實(shí)例［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

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［4］鄭 剛，焦 瑩.深基坑工程設(shè)計(jì)理論及工程應(yīng)用［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

［5］朱合華.城市地下空間新技術(shù)應(yīng)用工程示范精選［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.