天津地鐵1號線東延伸線支護體系的技術經濟比較

呂嬌嬌

摘 要：天津地鐵1號線東延伸線洪泥河橋站為地下兩層框架結構，主體結構基坑寬20.7m，基坑深約16m。該場地站址及周邊為農田和魚塘，上部地層工程地質條件較差，存在淤泥質土等軟弱地層。車站基坑施工可采取兩種支護結構形式，第一種為地下連續墻支護結構形式，第二種為鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁止水帷幕的支護結構形式。該文對這兩種基坑支護形式從技術、經濟兩方面進行了分析比較。分析結果表明，該場地條件下地下連續墻的支護形式從技術、經濟兩方面均優于鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁止水帷幕的支護結構形式，因此該車站基坑最終采用地下連續墻的支護結構方案。

關鍵詞：支護結構 地下連續墻 鉆孔灌注樁 技術經濟比較

中圖分類號：U23 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（a）-0051-02

Abstract：Research purposes：Tianjin Metro Line 1 East extension line Hongni River Bridge station for underground two layer frame structure， the main structure of deep foundation pit is 20.7 meters wide， about 16 meters. The site location and the surrounding farmland and fish ponds， geological conditions of formation of upper poor engineering， there is mud soft stratum. Station foundation pit construction can adopt two kinds of supporting structure form， the first underground continuous wall supporting structure form， second for Bored Pile with high pressure jet grouting pile water stop curtain wall supporting structure. Both of the two kinds of bracing structure of foundation pit from two aspects of technology and economy were analyzed and compared. The analysis results show that， the site condition of underground continuous wall supporting form from two aspects of technology and economy are better than that of bored pile with high pressure jet grouting pile water stop curtain wall supporting structure form， so the station foundation pit with underground continuous wall supporting structure scheme.

Keywords： Supporting structure Underground continuous wall Bored pile The technical and economic comparison

近年來隨著天津地區經濟和城市建設的迅速發展，地下工程越來越多，大量深基坑工程的出現，促進了設計計算理論的提高和施工工藝的發展。基坑工程正確、科學的設計施工，能帶來巨大的經濟效益和社會效益，對加快施工進度、保護環境發揮重要的作用。其中支護體系的選擇作為一項重要內容，在每個基坑工程設計中值得進行深入研究比選。

天津地鐵1號線東延伸線工程是對既有天津地鐵1號線的改擴建工程，線路從財經學院站站后既有線接軌，在雙林站前入地沿景盛路地下敷設。下穿外環線和天津大道后，經過李樓后線路轉向東，沿規劃海沽道敷設，經過洪泥河地塊、奧體中心地塊、國際會展中心地塊等規劃區域。規劃海沽道尚未實現，現狀主要以農村、田地、魚塘為主。全線共設車站10座，均為地下站。

該文以1號線東延伸線中洪泥河橋站為研究對象，對本線地下兩層車站的支護結構形式進行比選分析，以便應用于全線工程。

1 洪泥河橋站支護結構技術比較

1.1 車站結構概況

車站長226.5m，線間距14.8m，站臺寬12.0m，為地下雙層島式站臺車站，車站底板小里程至大里程為0.2%下坡。結構尺寸：標準段結構寬20.7m，高13.51m，盾構井段寬24.7m，高15.21m。基坑深度：標準段15.56m，盾構井17.26m。現狀覆土厚度約2m，規劃路面標高3.220m。

1.2 工程地質水文情況

基坑范圍內主要為①2層素填土、③5層淤泥質粘土、⑥2層粉質粘土、⑥6層淤泥質粉質粘土、⑦2層粉質粘土、⑧2層粉質粘土、⑧3粉土。基坑底以下土層主要有⑨2層粉質粘土、⑩1層粘土、⑩2層粉質粘土等。場地類型為軟弱～中軟土。場地內的淤泥質土其壓縮高，具靈敏度高、低強度等特點，極易發生蠕動和擾動，工程性質很差。

水文地質條件復雜，場地內分布有潛水、微承壓水。潛水水位較淺，一般為0.2～2.3m（高程0.65～2.05m）。主要補給來源為大氣降水，排泄以蒸發為主，水位受季節影響較大，水位多年變化平均值約0.8m。

第Ⅱ陸相層及其以下粉土、砂層中地下水具有承壓性，為微承壓水，主要接受上層潛水的滲透補給，以地下徑流方式排泄，同時以滲透方式補給深層地下水。該層地下水水位受季節影響較小，其穩定水位略低于潛水位。

根據分層觀測水位成果，第一微承壓含水層穩定水位埋深為1.12～3.45m；第二微承壓含水層穩定水位埋深為4.39～7.64m。

1.3 支護結構計算分析比較

計算原則：圍護結構基坑側壁安全等級為二級，基坑變形控制保護等級為二級。粘性土按照水土合算計算，采用直剪快剪強度指標；砂性土按照水土分算計算，采用直剪固結快剪強度指標。

方案一：800mm厚地下連續墻+內支撐（首道混凝土支撐+2道鋼管撐），第一道混凝土支撐800×1100，鋼管支撐Φ800，壁厚16mm。

圍護結構最大位移：15.3mm<46mm；抗傾覆安全系數：1.46>1.2；整體穩定性安全系數：1.53>1.3；坑底抗隆起安全系數：1.94>1.4；墻底抗隆起安全系數：3.47>2.0；地面最大沉降量21.8mm<31mm。圍護結構安全系數均滿足規范要求，標準段地連墻和鋼支撐內力檢算結果見如表1。

方案二：直徑φ1000mm，間距1200mm鉆孔灌注樁+內支撐（首道混凝土支撐+2道鋼管撐），第一道混凝土支撐800×1100，鋼管支撐Φ800，壁厚16mm。

圍護結構最大位移：17.5mm<46mm；抗傾覆安全系數：1.46>1.2；整體穩定性安全系數：1.53>1.3；坑底抗隆起安全系數：1.66>1.4；墻底抗隆起安全系數：3.47>2.0；地面最大沉降量25.4mm<31mm。

圍護結構安全系數均滿足規范要求。標準段灌注樁和鋼支撐內力檢算結果見表2。

計算結果表明，采用相同的支撐布置情況下，采用800mm厚地連墻和Φ1000@1200鉆孔樁+止水帷幕在整體穩定性、抗傾覆穩定、圍護結構變形等方面均可滿足設計要求。

1.4 支護結構施工方案比較

1.4.1 地下連續墻支護方案

地下連續墻支護方案的優點有以下幾方面。

（1）施工具有噪聲低、低震動等優點，工程施工對環境影響小。

（2）連續墻剛度大、整體性好，基坑開挖過程中安全性高，支護結構變形較小。

（3）強身具有良好的抗滲能力，止水效果好，坑內降水時對坑外的影響較小。

（4）地連墻耐久性優于鉆孔灌注樁，可作為永久結構的一部分，參與主體結構受力。

（5）該站由于抗浮水位高，抗浮安全系數不滿足要求，采用地連墻后施工期間作為圍護結構，使用階段還可作為主體結構一部分參與抗浮。

地下連續墻支護方案的缺點如下。

由于該場地基坑范圍內存在較厚的淤泥質土，地連墻成槽過程中容易出現塌槽。

可采取的措施：可以采取對地連墻兩側土體進行加固的方式解決。具體為采用φ600mm@400mm水泥土攪拌樁對地連墻兩側進行土體加固，加固樁與地連墻密貼，加固深度為從導墻結構底板下表面至淤泥質土層以下500mm。或者采用加深導墻的方法也可以解決。

1.4.2 鉆孔灌注樁支護方案

鉆孔灌注樁支護方案的優點有以下幾方面。

（1）施工工藝簡單，平面布置靈活。

（2）剛度較大，支護效果較好。

鉆孔灌注樁支護方案的缺點有以下幾方面。

（1）鉆孔灌注樁的抗滲性和整體性較差。

（2）樁身耐久性不如地下連續墻圍護結構。一般情況下，不考慮作為永久結構的一部分。

（3）樁位偏差和樁身垂直度偏差，樁孔成孔的質量，鋼筋籠加工質量和下放位置、混凝土的強度等級，止水帷幕的施工質量，支撐和圍檁的施工質量和形成時間等，皆影響這種支護體系的強度、穩定、變形和抗滲能力。

2 投資估算比較

以1號線東延工程洪泥河橋站為例進行了地下連續墻和鉆孔灌注樁兩種支護方案的經濟比較，地下連續墻方案圍護結構的投資估算為5 225.0萬元，鉆孔灌注樁方案圍護結構的投資估算為5 884.6萬元。地下連續墻圍護形式比鉆孔灌注樁圍護形式投資估算減少659.6萬元。

3 結語

通過以上對地下連續墻和鉆孔灌注樁兩種支護形式的技術和經濟的比較，地下連續墻整體性、抗滲止水能力及耐久性均優于鉆孔灌注樁，對于地連墻在淤泥質土層成槽困難的問題，可通道攪拌樁加固或加深導墻高度來解決，初步測算，加固增加的費用為260.75萬元。因此，對于1號線東延工程地下兩層車站的支護結構推薦采用地下連續墻+內支撐的圍護形式。

參考文獻

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