北京地鐵十號線四線明挖區間圍護結構選型

馬秀成

(中鐵大橋勘測設計院，湖北 武漢 430000)

隨著我國城市建設現代化進程的快速發展，越來越多的城市已經擁有或正在修建地鐵。根據一條地鐵線路功能的要求，土建除了設置車站和區間外，還需設置車輛段和停車場各一座。車輛段和停車場由出入場線接入地下車站，這樣就會形成在同一斷面上為四線區間的結構形式，即兩條正線和兩條出入場線。出入場線一般情況下均采用明挖法施工，而正線采用明挖法、暗挖法或盾構法均可。對于四線均采用明挖法施工的情況，由于線型在空間上存在交叉關系，故其圍護結構需要采用多種圍護方案來處理。本文依托北京地鐵十號線二期工程慈壽寺站—車道溝站區間，介紹了線路在空間交叉情況下圍護體系形式及選用。

1 工程概況

1.1 場地位置及環境條件

北京地鐵十號線二期工程慈壽寺站—車道溝站區間，位于京密引水渠西岸藍靛廠南路以西的規劃綠地內，區間線路出慈壽寺站沿藍靛廠南路西側綠地向北，經善家墳南路、五路居中街、曙光南街、彰化路和曙光文化廣場到達車道溝站。

1.2 工程地質水文

本工程位于北京平原區永定河沖洪積扇內，沿線地形基本平坦。基坑側壁土層主要為①粉土填土層、①1雜填土層，④1第四紀全新世粉質粘土層、④2粉土層、④3粉細砂層，⑤第四紀晚更新世的卵石層、⑤2粉細砂層。勘察鉆孔最大深度36 m，未發現地下水，基坑設計中可不考慮地下水的影響。

1.3 區間結構介紹

本段區間工程全部為地下工程，采用明挖順作法施工，線路含有兩條正線和兩條出入線，正線線路縱坡為6.7‰，5.177‰，出入線線路縱坡為6.7‰，27.97‰。從車道溝站方向往慈壽寺站方向，區間由四線四跨矩形框架結構隨著出入線的爬坡逐漸使出入線結構脫離正線結構，最終形成兩正線為單線單洞矩形框架結構，兩出入線為雙線雙跨矩形框架結構。

2 圍護結構設計

2.1 基坑支護形式

基坑支護方案的選擇，應根據基坑周邊環境、土層結構、水文情況、基坑形狀、開挖深度、施工作業設備條件、安全等級和工期要求以及技術經濟效果等因素加以綜合全面地考慮而定。本段基坑開挖深度約為16.5 m～18.9 m，安全等級為一級，結合車站站址環境及周邊規劃情況，基坑圍護結構采用鉆孔灌注樁、鋼管內支撐與錨索支護相互結合的方式進行支護。圍護結構形式見圖1～圖4。

圖1 鋼管內支撐圍護剖面

2.2 鋼管內支撐圍護

區間里程K52+800.000～K53+85.408范圍，結構及圍護形式見圖1，正線和出入場線縱坡均為6.7‰，結構為四線四跨矩形框架結構。明挖順作法施工，圍護采用φ1 000 mm@2 000 mm鉆孔灌注樁加三道鋼管內支撐體系，具體參數見表1。

表1 鋼管內支撐參數設計表

圖2 鋼管內支撐+錨索圍護剖面

主要施工步序:施工圍護樁、冠梁→逐層開挖基坑并及時架設各道鋼支撐→施工底板及防水→拆除第三道撐→施工側墻和頂板及防水→逐層回填基坑并拆除第二、第一道鋼支撐→恢復路面。

圖3 鋼管內支撐+錨索支護+土釘圍護剖面（一）

2.3 鋼管內支撐+錨索支護

區間里程K52+565.300～K52+800.000范圍，結構及圍護形式見圖2，正線縱坡為 6.7‰，5.177‰，而出入場線以 27.97‰的坡度上行。為了確保結構受力體系明確和防水節點處理問題，將左右正線底板結構拉通。對比圖1，本段由于出入場線與正線標高逐漸分離，第二道撐若選用鋼支撐則將會與出入場線頂板結構產生沖突。經綜合考慮，基坑第一道撐采用鋼管內支撐，第二～第四道撐采用錨桿，錨桿設置在樁間，采用一樁一錨的布置形式，具體參數見表2。

圖4 鋼管內支撐+錨索支護+土釘圍護剖面（二）

表2 鋼管內支撐+錨索參數設計表

主要施工步序:施工圍護樁、冠梁→逐層開挖基坑并及時架設鋼支撐和錨索→施工底板及防水→拆除第三道錨索→施工剩余結構及防水→逐層回填基坑并逐步拆除各道錨索和第一道內撐→恢復路面。

2.4 鋼管內支撐+錨索支護+土釘支護

2.4.1 基坑標準段圍護

區間里程K52+451.000～K52+565.300范圍，結構及圍護形式見圖3，正線縱坡5.177‰，出入線縱坡27.97‰，正線結構與出入場線結構完全脫離，正線為兩個獨立的單跨矩形框架結構，出入場線為雙線雙跨矩形框架結構。對比圖2，本段區間左右正線結構范圍內的土體可選擇開挖或不開挖，但從經濟方面考慮，保留中間土體，避免了開挖再回填，工程造價相對較低，故選擇保留中間土體，并采用錨桿支護形式圍護土體的穩定，具體參數見表3。

表3 鋼管內支撐+錨索+土釘參數設計表(一)

主要施工步序:施工圍護樁、冠梁→逐層開挖基坑并及時架設鋼支撐、錨索及中間土的錨桿→施工正線結構底板及防水→拆除第三道錨索→施工正線剩余結構及防水→逐層回填基坑至出入場線結構底板→施工出入場線結構及防水→并逐步拆除各道錨索和第一道內撐→恢復路面。

2.4.2 基坑端部圍護

區間里程K52+420.000～K52+451.000范圍為基坑起點端頭部分，結構及圍護形式見圖4，與圖3剖面圍護在同一基坑范圍內施工，將第二、第三道錨索換成鋼管內支撐。基坑端頭支護形式的選擇不僅要考慮坑內主體結構本身的特點，還要考慮后續工程施工的問題，若仍選用圖3剖面圍護形式，則基坑端部第二、第三道錨索將直接影響出入場線鄰接段圍護結構鉆孔樁的施工。左右正線單洞矩形框架結構施工完畢后，出入場線結構施工前，錨索和第二道鋼支撐將被拆除，在正線結構間沿正線頂板施作素混凝土支撐，厚度0.5 m，寬1 m，間距2.5 m，以保證基坑底支點有足夠的剛度保持基坑的穩定性，具體參數見表4。

表4 鋼管內支撐+錨索+土釘參數設計表(二)

主要施工步序:施工圍護樁、冠梁→逐層開挖基坑并及時架設鋼支撐、錨索及中間土的錨桿→施工正線結構底板及防水→拆除第三道錨索→施工正線剩余結構及防水→沿正線頂板施作素混凝土支撐→拆除第二道鋼支撐→逐層回填基坑至出入場線結構底板→施工出入場線結構及防水→逐層回填基坑、拆除第一道鋼支撐→恢復路面。

3 結語

本段區間現均已施工完畢，基坑變形、沉降等均滿足規范要求。在本次設計中，將常見的鉆孔灌注樁加鋼管內支撐、錨索外支護、土釘支護三種支護形式通過組合運用，很好地解決了正線出入場線存在空間交叉關系的基坑設計難題，也對今后類似工程具有很好的借鑒意義。

[1] 北京城建設計研究總院有限責任公司.北京地鐵10號線二期工程慈壽寺站～車道溝站區間結構施工圖[Z].2010.

[2] 江正榮.基坑工程[M].北京:機械工業出版社，2004.