武漢軌道交通3號線香港路站主基坑地下連續墻優化設計研究

蔣松柏

（中鐵十一局集團第四工程有限公司 湖北武漢 430000）

1 工程概況

武漢市軌道交通3號線從武漢沌口經濟開發區至漢口三金潭，全長約30.1km，全部為地下線，共設車站23座，香港路站為第16站。是3號線與6號線、7號線換乘的三線換乘站。也是武漢市目前唯一在建三線換乘車站。車站位于建設大道與香港路交匯路口，其中3、7號線沿建設大道布設，為地下三層疊錯式站臺車站。車站總建筑面積3.63萬m2，外包總長為290.0m，有效站臺中心里程處寬25.13m。基坑最深處達31.5m平均開挖深度28.5m，采用地下連續墻+內支撐的圍護結構形式。地下連續墻墻厚1200mm。支撐共設6道，全部為混凝土支撐。6號線車站沿香港路方向布置，為地下一層側式站臺車站。車站總建筑面積1.72萬m2，外包總長222.0m，有效站臺中心里程處寬50.3m。基坑開挖最深處約15.69m，平均開挖深度14.19m。采用地下連續墻+內支撐的圍護結構形式。地下連續墻墻厚800mm，支撐共設3道，全部為混凝土支撐。車站共設5個風亭、8個出入口。三線車站總建筑面積5.35萬m2。

根據野外鉆孔巖性描述，原位測試結果及室內土工試驗成果可將擬建工程場地勘探深度范圍內地層劃分為五大層十八個亞層，地層編號原則上按武漢市地鐵工程統一層號編排，各巖土層地層巖性按工程地質分為：①人工填土和淤泥層；②第四系全新統沖積（Q4al）層；③下伏基巖。

2 優化原因

香港路站是武漢目前唯一在建的三線換乘車站，車站工期緊、場地狹窄，場地內地質條件復雜。原設計地下連續墻方案中，地下連續墻需進入中風化砂礫巖不小于1m。受現場場地限制。成槽設備不能選用雙輪銑，只能選用沖擊鉆引孔配合液壓抓斗成槽機成槽。施工過程中將會面臨以下問題：

（1）槽壁安全不易保證：地下連續墻成槽范圍內，從上至下依次為：雜填土、粉質粘土、淤泥質粘土、粉質粘土夾粉土、粉砂、粉土、粉質粘土互層、粉細沙、細砂、強風化砂泥巖、中風化砂泥巖，除下部巖層外，上部砂土層穩定性差，下部巖層成槽時間長，在下部巖層成槽過程中，上部軟弱層長時間暴露容易造成槽壁坍塌。容易引起周邊建筑物沉降開裂及管線沉降破壞等安全事故。

（2）施工工期長，每幅地下連續墻在不同土層的施工時間分別為：上部土層及砂層施工時間9h+強風化巖層3d+中風化巖層1h。每幅槽段成槽時間接近5d，施工周期長，無法滿足車站整個工期節點要求。

（3）施工成本高，為了保證成槽機能連續抓槽，現場需要配置16臺沖擊鉆才能滿足要求，對現場施工場地及施工用電帶來很大壓力。

因此，地下連續墻設計優化對下一步施工有極其重要的意義。

3 優化方案

為保證地下連續墻施工質量，提高地下連續墻施工進度，采取以下優化方案：

（1）根據對原基巖滲透數值分析，針對地連墻不同的插入深度基坑降水評估，在地下連續墻墻底采用鉆孔注漿，形成止水帷幕至中風化砂礫巖1.0m的前提下。減短地下連續墻長度，不再進入中分化砂礫巖，僅進入強風化砂礫巖5m。加快了地下連續墻成槽速度，降低了軟弱土層內槽壁的暴露時間，在節約投資、加快進度的同時，也保證了周邊建構筑物的安全。

（2）支撐設計方面，原來基坑為8道支撐（4道鋼支撐+4道混凝土支撐），除第一道混凝土支撐外，支撐豎向與水平間距均為4m，土方開挖過程中只能使用PC100以下挖掘機進行施工。該類型小挖機在淤泥質土層中行走困難，不能像PC220挖掘機那樣可以自己墊鋼板進行挖土作業。同時，小型挖掘機功效低，即使按照現場場地布置極限，小型挖掘機的數量也無法滿足土方開挖施工進度要求。優化后的支撐為6道混凝土支撐，支撐豎向間距由原來的4m加大至5m，支撐平面距離由原來的4m擴大至8m。在減少了支撐道數節約工程投資成本的同時加大了施工進度，在縮短了施工工期的同時也節約了施工成本。

4 支護設計

地下連續墻墻身采用C35P8水下混凝土，厚度為1200mm，根據地勘報告，強風化砂礫巖層（15-1）上層面埋深42.15～45.18m，地下連續墻地面必須進入此層5m以上達到止水要求，取墻體設計計算深度約為47.15～50.18m，根據場地地層變化。每幅墻體長度約為4～6m，共120幅槽段。

基坑共設六道混凝土支撐+1道換撐，第一、二支撐混凝土等級為C30，第三～六道支撐混凝土等級為C40。從上至下間距依次為：5.1m、4m、5m、5m、5m。混凝土支撐置于鋼格柱上，鋼格柱下部進入混凝土格構柱4m。格構樁樁底進入中風化巖層不小于1m。

5 優化前后設計值對比分析

將原設計方案與優化后所計算出的土壓力、支撐軸力、彎矩以及墻頂位移的最大值進行對比，比對結果如圖1～4所示。

圖1 土壓力最大值對比結果

圖2 支撐軸力最大值對比結果

圖3 彎矩最大值對比結果

圖4 墻頂位移對比結果

從圖1～4可以看出，優化前后所計算出的最大土壓力、最大支撐軸力、最大彎矩以及最大墻頂位移結果基本吻合，說明優化設計合理可行。

6 結束語

綜上所述，武漢市軌道交通3號線香港路站基坑最大開挖深度32m。基坑所在地層為典型的長江一級階地，地質條件差，主基坑范圍內還有一層軟塑狀、局部呈流塑狀的淤泥質粘土層。基坑圍護結構施工難度大、基坑降水、主基坑開挖安全風險高。經過對現場地質情況的反復調查與分析，結合現場施工場地要求及工作效率，采用將地下連續墻減短，墻底僅進入強風化砂礫巖5m并將支撐數量減少至6道，支撐材料全部為鋼筋混凝土的圍護結構方案。優化設計結果符合規范要求。在后期土方開挖施工過程中可以使用較為大型的挖掘設備，提高了施工速度，并大大降低了施工成本。

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