南昌地鐵深大基坑支護設計與施工方案研究

丁輝

（上海市隧道工程軌道交通設計研究院，上海 200235）

1 工程概況

本擬建地鐵車站位于南昌中心城區，臨近道路為城區主干道，交通量大，周邊建筑物密集且較近，該地鐵車站標準寬度為23.8m，總長度為163m，處于地下三層，端頭井處基坑深29m，而標準段處的基坑深度為26.8m。

2 地質條件

主要穿越土層在本工程中共包括以下幾種：中風化泥質粉砂巖、強風化泥質粉砂巖、圓礫、礫砂、細砂、粉質粘土和素填土。力學、物理在各土層的參數，如表1 所示。

3 基坑支護方案

3.1 基坑圍護結構方案

地鐵基坑支護為1000mm 厚的地下連續墻，其中有33m 長的端井井壁，31m 的標準段墻。地連墻插入中風化泥質粉砂巖，形成落底式止水帷幕。地連墻施工時作為車站的圍護結構，使用階段與內襯墻組成復合結構共同參與受力，并且通過設置壓頂梁與側墻連接作為主體結構的抗浮措施。

3.2 基坑支撐體系

沿基坑深度方向，本地鐵基坑標準段及端頭井設置一道換撐和五道支撐，采取混凝土800×1000 作為標準段的第一道支撐，設置支撐水平間距為9m。采取壁厚為16mm 的?800 鋼管作為第二道與第四道支撐，有3mm 的支撐水平間距。第三道支撐為1100×1000 的混凝土，有9m 的支撐水平間距。第五道支撐、換撐采取的是壁厚為16mm 的?600 鋼管，3m 的支撐水平間距。采取800×1000 混凝土作為端頭井處第一道支撐，支撐水平間距約為5m。采取壁厚為16mm 的?800 鋼管作為第二道、第四道以及第五道的換撐、支撐，2.5m 的支撐水平間距。第三道支撐為1100×1000 的混凝土，5m 的支撐水平間距。

結合現場實際情況得知，因為基坑較深，地質情況復雜，為避免地下連續墻接縫處出現滲漏，在接縫外側采用3 根?800@500品字形布置的三重管高壓旋噴樁進行加強止水，旋噴樁水灰比為1:1，其中加入的水泥量應大于30%，抗滲系數k≤1.0×10-7cm/s，且側限抗壓強度保證1 月內不超過1.2MPa，如圖1 所示。

3.3 基坑支護計算分析

主要使用F-SPW7.0 設計軟件予以計算。在具體計算實，應考慮20kPa 的地面超載，地面標高20.170m。墻頂標高及地下水位設計標高分別是19.170m、17.270m。

各道支撐剛度計算如下：

混凝土支撐剛度計算：

第一道混凝土支撐：

2×E×A/L=2×30000×800×1000/24800=1935.48（MN/m）

第三道混凝土支撐：

2×E×A/L=2×30000×1100×1000/23000=2869.57（MN/m）

φ609，t=16 鋼支撐剛度：

2×E×A/L=2×206000×29807/25600=479.47（MN/m）

φ800，t=16 鋼支撐剛度：

表1 在各土層力學與物理參數狀

圖1 標準段基坑支護橫斷面

2×E×A/L=2×206000×39408/25600=634.22（MN/m）

各道鋼支撐剛度、相關布置的參數如表2 所示。

表2 各道鋼支撐剛度參數

基坑開挖及支撐架設，其中：Z-支撐；K-開挖；G-剛性鉸；C-拆撐；N-內撐，如表3 所示。

表3 基坑開挖及支撐架設參數

內力位移包絡如圖2 所示。

地表沉降如圖3 所示。

位移驗算：

圖2 內力位移包絡

圖3 地表沉降

水平位移21.16mm＜21.16mm＜0.2%H=54mm，且≤30mm；

地面最大沉降21mm＜0.15%H=40.4mm，且＜25mm。滿足規范要求。

基坑穩定性驗算結果如表4 所示。

表4 基坑穩定性驗算結果

4 基坑施工方案

4.1 基坑施工技術要點、方法

本車站地下具備管線改移條件，可以通過交通長期占用道路，有足夠的施工場地，且車站所處地層的自穩能力相對較好，所以采取較為安全、具有一定經濟性、采用快速簡便的明挖法作為車站的基坑施工技術，詳情如下：

（1）保證圍護墻強度和降水符合相關設計標準后，再實施基坑開挖?；娱_挖前，可以編制基坑開挖專項方案，待審批合格后，即可開展作業。

（2）需要提前將排水和集水井組成的地表排水系統設置在基坑外側，這也是基坑開挖前需要完成的施工內容，以此來防止坑外明水注入基坑內。同時要盡可能遠離基坑進行基坑外側排水溝的設置，如受場地條件限制，應保證排水溝距圍護結構外側不得小于1m。

（3）基坑施工應遵循不超挖、分層開挖、限時支撐以及先撐后挖的原則，做到分段、分層、限時開挖，通過合理的方式，努力減少基坑無支撐暴露的空間與時間。①分段開挖，同時也需要分成一小段且分層進行，每一段的支撐和開挖都要設定時間。每段每層挖土，都應在8—12h 完成預應力施加和鋼支撐安裝；而混凝土支撐和圍檁的澆筑則應在2d 內完成；②要結合基坑端部的平面形狀在開挖基坑端部時，確認土方開挖順序與支撐設置順利。從基坑角點起，角撐范圍內的土方要垂直于角撐方向再遵循限時開挖的方式向基坑內分段、分層設置支撐；③縱向開挖基坑時應采取多級放坡方式進行，保證縱坡坡度在1/3 內，分層厚度通過支撐豎向間距確定，且結合支撐水平間距確認平臺寬度，且不宜小于6.0m，再分段、限時開挖并設支撐。使用人工修坡方式開展縱坡作業，而那些暴露時間過程且易遭暴雨沖刷的縱坡，我們要根據具體實際狀況，應用切實可行的滑坡對策。如果施工周期較長或周邊環境保護有較高要求，則應減緩縱向土坡坡度，同時，邊坡護坡工作需要使用鋼絲網水泥噴漿等方式開展。處于浜填土區域的邊坡，應用土體加固法放坡開挖改善后的土體性質，對于支撐而言，一定禁止行人和施工機械、車輛等在上面進行直接行走和操作，機械開挖土方時，一定要不要讓挖土機碰到支撐、地下連續墻等等，并使用人工挖掘方式對降水井管周圍500mm、圍護墻側300mm 范圍內土體；④開挖基坑時，要確保不要把任何附加荷載加在基坑頂兩側周圍地面2m 內，需要注意的是2m 范圍外加的附加荷載應低于20kPa。

4.2 基坑施工監控量測

4.2.1 施工監測目的、項目

為了滿足支護土體與支護結構的穩定性，在深基坑施工過程中，必須更加系統、綜合的監測相鄰建筑物、基坑周圍的土體以及基坑支護結構，這樣可以對工程實況進行全方位了解。針對觀測數據，對支護措施與開挖速度進行及時調整，以確保工程可以有效、順利開展。通過施工監測能夠為支護結構施工和基坑開挖予以一定的指導，通過這樣的方式對支護結構設計進行驗證，以保證基坑支護結構穩定以及相鄰建筑物的安全性，積極總結工程經驗，提供更有力的依據促進設計分析的完善。

因此，在實際監測施工過程時，應隨時觀測市政管線、基坑周圍設施、支護結構的水平位移、圍護結構頂部臨身位移、地下水位以及基坑周圍自然環境。監測內容包括周圍建筑物傾斜和沉降、水平位移、立柱豎向、地下水位、豎向位移。

4.2.2 監測頻率、監測手段以及測點布置

應有計劃地進行施工監測工作，要保證觀測報告與記錄的完整性，做到觀測及時，監測數據可靠。監測手段需要采用儀器進行觀測，充分結合目測調查與儀器觀測。

5 結語

總體而言，本文以南昌某地鐵深基坑為例，采用軟件計算分析，南昌地區地鐵為了有效控制基坑內力與變形情況，主要采用內支撐體系與地連墻支護結合的方式，能確?；拥姆€定以保證基坑周邊建構筑物的安全。同時，通過對基坑施工進行動態監測，監測數據及時反饋給現場，指導現場施工，為安全施工提供了保障，進而為工程的順利施工奠定基礎。