某綜合交通樞紐基坑地下連續墻圍護設計概述

張萬忠

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251)

1 某綜合交通樞紐工程概況

某綜合交通樞紐規劃用地約26.26 km2，樞紐核心區建筑布局有: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、4條城市軌道交通、長途和社會公交等，是超大型綜合交通樞紐。其中地下一層為國鐵出站層、交通中心層、地下二層為2條地鐵站臺層、地下三層為2條地鐵站臺層。

2 基坑支護總體設計方案

整個基坑分三級基坑，第一級基坑由國鐵地下站房、西交通廣場及延伸段組成。第二級基坑由地鐵西站10號線、青浦線和2號線站臺層與相鄰區間及5號，17號線站廳層組成。第三級基坑由地鐵西站5號，17號站臺層與區間及跨線風道組成。

基坑圍護總體方案為:第一級基坑為兩級放坡+水泥土重力式擋墻，第二級基坑為地下連續墻+兩道鋼或鋼筋混凝土內支撐，第三級基坑采用地下連續墻+鋼管或鋼筋混凝土內支撐的設計，標準段基坑剖面見圖1。

3 工程地質及水文地質

3.1 工程地質

場地地貌類型為濱海平原。現為村莊，居民住宅及廠房等，場地中部有兩條明浜縱橫交錯，場地南端亦有一條明浜分布，場地標高約2.99 m～4.95 m。

圖1 標準段基坑剖面圖

根據勘察揭示100.00 m深度范圍內的地基土屬第四紀中更新世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。根據土的成因、結構及物理力學性指標綜合分析，共可劃分成10個主要層次(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

場地地下水主要有: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，根據上海地區的區域資料，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 基坑圍護設計參數

基坑圍護設計參數見表1。

4 基坑地下連續墻圍護設計

4.1 設計計算理論

地下連續墻為板式支護體系，計算采用規范推薦的豎向彈性地基梁法進行。土的C，Φ等參數按照地質報告中推薦的固快峰值取用，圍護結構的變形、內力及各項穩定性驗算均采用水土分算的原則進行，在計算中地面超載按20 kPa考慮。

圍護結構采用豎向彈性地基梁的計算圖式見圖2，坑內開挖面以下的內支撐點，以彈性支座模擬。坑內開挖面以下作用在圍護墻面的彈性抗力，根據地基土的性質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挖面處為零，開挖以下一定深度內三角形分布，其下按矩形分布。圍護墻底以豎直彈簧支座模擬。

4.2 不同工況下地下連續墻計算對比分析

本工程由于建筑和結構方案空間關系復雜，基坑深度大小不一，一級基坑坡底與二級基坑的距離也有所不同，本工程中通過理論分析并擬定以36 m為界，大于36 m時不考慮一級基坑對二級基坑的影響，小于36 m時考慮一級基坑對二級基坑的影響，本文主要針對此兩種工況使用理正5.3軟件進行計算和分析。

表1 基坑圍護設計參數一覽表

工況一:一級基坑坑底距離二級基坑較遠，認為一級基坑對二級基坑無影響，水位取一級基坑坑底下0.5 m，連續墻厚度為800 mm，開挖深度9.97 m，設置兩道鋼筋混凝土支撐，工況見圖2，計算結果見圖3。

工況二:二級基坑與一級基坑之間的平臺寬度為10 m，考慮一級基坑水土壓力對二級基坑的影響，水位取自然地面下0.5 m。連續墻厚度為800 mm，開挖深度為10.27 m，三道鋼筋混凝土支撐，計算工況見圖4，結果見圖5。

圖2 圍護墻計算簡圖

圖3 工況一計算結果

圖4 工況二示意圖（單位：m）

圖5 工況二計算結果

工況二與工況一相比，除第一道支撐軸力，其余各項技術指標均較工況一不利，尤其是最大負彎矩增長明顯，需加大配筋率，同時坑底迎土側彎矩增長明顯。主要原因為工況二的一級基坑距離二級基坑較近，不能忽略一級基坑坡體內的水土壓力、坡頂堆載對二級基坑的影響。實際設計中采取了如下對策:

1)對二級基坑地下連續墻加大入土深度、加強配筋;

2)對二級基坑坑底處加厚了配筋墊層，增強對圍護結構的側向約束;

3)并要求施工期間加強降排水措施及嚴格控制施工超載。

4.3 地下連續墻構造設計

4.3.1 疊合墻體系構造

為了使地下連續墻與后澆內襯墻組成疊合墻結構體系，地下連續墻與結構間通過墻頂冠梁預留鋼筋與后澆的底下一層底板連接;通過地下連續墻內預埋鋼筋接駁器與后澆地下二層及以下結構板連接;通過連續墻表面鑿毛及豎向間隔1 200預留剪力槽與后澆內襯墻形成整體性良好的疊合墻(見圖6)。

圖6 剪力槽構造圖

4.3.2 疊合墻防水設計

為解決地下連續墻墻幅之間的接頭處漏水問題采取了如下技術措施:

1)槽段間采用了構造簡單，施工適應性強，止水性能較好的圓形鎖口管柔性接頭。

2)在地下連續墻與外側接縫處設置兩根高壓旋噴樁，并在連續墻的內側現澆一道鋼筋混凝土內襯墻，與地墻一起構成疊合墻體，除了滿足結構受力需要外兩墻合二為一作為一道混凝土自防水體系。

3)地下連續墻在與頂板及底板接縫位置采取預留止水條、剛性止水片以及預埋注漿管并輔以膨脹止水膠等措施以解決結構接縫處的防水問題(見圖7)。

5 結語

圖7 地下連續墻與主體結構連接防水節點

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雜，對于核心區的基坑設計應選擇經濟合理且安全可靠的方案設計，當存在多級放坡時，應通過反復驗算，綜合對比，慎重選取地下水位和荷載，確保圍護結構體安全。此外，在圍護結構設計中應充分考慮與主體結構相結合，而采取地下連續墻疊合墻體系時應著重解決好構造設計。

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

［2］王衛東，王建華.深基坑支護結構與主體結構相結合的設計、分析與實例［M］.北京:中國建筑工業出版社，2007.

［3］劉建航，侯學淵.基坑工程手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，1997.

［4］鄭 剛，焦 瑩.深基坑工程設計理論及工程應用［M］.北京:中國建筑工業出版社，2010.

［5］朱合華.城市地下空間新技術應用工程示范精選［M］.北京:中國建筑工業出版社，2011.