成都錦城廣場站異形深基坑支護施工優化分析

周會迪， 彭耀平， 趙 文

(中國水利水電第十工程局有限公司， 四川成都 610072)

1 工程概況

錦城廣場綜合換乘服務中心項目位于成都市高新南區大魔方南側，繞城高速北側，西臨環球中心，東臨科華南路，是目前成都市體現中優戰略思想建設規模最大的城市地下空間開發項目。

項目占地面積約19ha，總建筑面積約27×104m2(含代建地鐵部分約5.5×104m2)，涵蓋軌道交通16、18、29號線三線換乘車站、社會車輛停車場、電動公交停車場、政務服務分中心、城市候機廳、地面配套景觀綠化、配套服務設施，為在建的地鐵18號線天府國際機場專線，待建的地鐵16、29號線提供綜合換乘配套服務。16、29號線錦城廣場站與18號線錦城廣場站為三線換乘站，三站兩兩相交，呈三角形布置。18號線為南北走向，站臺位于地下四層；16號線位于18號線東側，為西南-東北走向，站臺層為地下三層；29號線位于18號線東側、16號線北側，為西北-東南走向，站臺層位于地下五層。三站與地下一、二層P+R停車場、公交停車場、政務服務分中心、交通配套服務等子項結合。公共交通預留設施包括29號線錦城廣場站、16號線錦城廣場站和本項目范圍內的16號線明挖區間、三站圍成的三角換乘大廳等。

1.1 地質情況

基坑開挖深度范圍內主要有<3-8-3>卵石土、<5-1-2>強風化泥巖、<5-1-3>中風化泥巖。P+R基底位于卵石層、16號線基底位于中風化泥巖，泥質結構，中厚層狀構造，產狀平緩，節理、裂隙較發育，巖體較完整-完整，巖體屬含石膏地層，巖面可見灰綠色斑點或條帶，巖體中夾斑點狀、條帶狀及團塊狀石膏，局部夾芒硝，局部巖體在地下水的作用下差異風化夾層比較發育，巖體呈碎裂結構，碎塊狀、角礫狀構造，巖體風化呈碎塊狀、局部風化呈半巖半土狀，巖芯遇水易軟化，失水崩解，巖質軟-較軟，巖土施工工程分級為Ⅳ級軟質巖。

1.2 設計概況

16號線、29號線、18號線如下圖1所示兩兩相交，其中16號線結構底板標高約為 -24m(±0為絕對標高491.5m)，29號線結構底板約為-41m，故于16號線與29號線交叉處設置兩排封堵樁，位于16號線北段區間方位的封堵樁A樁頂標高為-24m，位于29號線東段區間方位的封堵樁B樁頂標高為-13m，經此封堵措施后，16號線區間北段、29號線東段、29號線西段分隔成三個規則矩形基坑分別進行施工。

圖1 基坑分區及封堵樁示意

2 優化原因

2.1 原基坑支護方案施工工況

按原設計方案分別進行規則基坑內土方開挖措施，具體施工工序如下(圖2)。

(1)分別放坡開挖16號線北段、29號線東段、29號線西段土方，為滿足自卸汽車上坡需求，放坡坡率留置為1∶7坡比，每段均開挖至一端放坡最深情況。

(2)16號線北段保留土臺，29號線東段進行退臺開挖、退臺完畢后進行垂直土方開挖，直至該段土方開挖完畢。

(3)29號線東段土方開挖完畢后，16號線北段及29號線西段各自進行放坡→退臺→垂直開挖工序，直至公共交通預留設施子項各規則基坑土方開挖完畢。

(4)當29號線東段、西段結構施工至-24m層時，需破除封堵樁B上部樁身(-24～-13m區域)，方可繼續進行該兩段主體結構施工。

圖2 原設計方案施工工況

2.2 原基坑支護方案缺點

2.2.1 施工工期長

(1)各區域分隔后獨立進行土方開挖施工，涉及大量的垂直開挖工程量，導致土方開挖施工工效大幅度降低。

(2)29號線東、西段結構施工至-24m時，需優先進行封堵樁B上部樁身破除工作，打亂原本結構施工流水。

2.2.2 存在安全隱患

當破除原設計方案內封堵樁B上部樁身后，在主體結構施工完畢前，16號線與29號線交叉節點處無基坑內部支撐措施，此處為復雜異形基坑交叉薄弱節點，上部無內支撐處基坑高度約為13m，存在一定的安全隱患。

3 基坑支護優化方案及安全性驗證

3.1 基坑支護優化方案

經與設計單位溝通并進行驗算后，提出如下基坑支護優化措施：

(1)將封堵樁B樁頂標高降低至-24m。

(2)于16號線與29號線交接處基坑坑定增設三道混凝土支撐，支撐位置布置詳見圖3。

圖3 基坑支護優化措施

(3)于29號線東段內原設計抗浮樁上增設一根格構柱，并增設一根鋼支撐對撐，根據原圖紙設計增設水平連系梁作為鋼支撐對撐的支座(圖3)。

(4)降低樁頂標高后的封堵樁B上仍施做一道冠梁，尺寸、配筋等同原設計，且該冠梁處設置鋼支撐斜撐，定位參數等同原設計。

基坑內凈空最大為24.5m，冠梁截面尺寸均為1 200mm(寬)×1 000(高)mm，為保證三根混凝土支撐安全穩定，三根混凝土支撐設計為1 200(寬)mm×1 500(高)mm，支撐頂標高與冠梁頂標高齊平，支撐底嵌固入冠梁下方樁身混凝土內，以兩側支護樁作為該混凝土支撐基座(圖4)。

圖4 混凝土支撐與相接冠梁接茬做法(單位:mm)

由于該混凝土支撐為臨時結構，故設計允許裂縫寬度按0.2mm考慮，最大撓度按1/200L=24500/200=12.25mm考慮，經計算混凝土支撐配筋如圖5所示。

圖5 混凝土支撐配筋(單位:mm)

經該方案優化后，16號線北段、29號線東段、29號線西段土方開挖施工時均可將兩線交叉節點處作為-24m轉換平臺，從而將分隔的規則矩形基坑連成異形基坑，形成統一流水，減少了大量的垂直開挖土方工程量，避免了后續封堵樁破除工序等待工期，極大地提高了施工效率，加快了施工進度，節省了施工成本。

3.2 安全性驗證

3.2.1 監測方案

本次基坑支護方案優化后，需對優化后基坑交叉薄弱節點進行安全性監測，主要監測內容如下：

(1)29號線東段封堵樁B支護優化處水平位移監測。由于此優化方案將29東段范圍內封堵樁B樁頂標高降低，故在該位置基坑頂兩側增設水平位移監測點EJ1、EJ2。具體布置位置如圖6所示。

圖6 基坑水平位移監測點布置示意

(2)混凝土支撐撓度監測。為保證大跨度混凝土支撐安全穩定性，于每根混凝土支撐中部分別設置一個位移監測點(L1、L2、L3)，以監測該混凝土支撐撓度變形值。

3.2.2 監測數據

3.2.2.1 基坑頂水平位移監測

根據設計要求，基坑變形控制保護等級為一級。支護結構最大水平位移不大于0.1H%且不大于30mm(H為開挖深度)，本基坑最大開挖深度為41m，故最大水平位移控制值為30mm。

將施工完成后30d水平位移數據進行整理分析，數據如圖7所示。

圖7 施工完成后30d水平位移

根據EJ1、EJ2監測點數據顯示，施工后25d左右，基坑水平位移變形值逐漸趨于穩定，并均不大于30mm，處于安全預警值內，基坑穩定。

3.2.2.2 混凝土支撐撓度變形

混凝土支撐最大跨度為24.5m，最大撓度按1/200L=24500/200=12.25mm考慮，將施工完成后30d撓度變形監測數據進行整理分析，數據如圖8所示。

根據L1、L2、L3監測數據顯示，施工后20d混凝土強度已達到75 %以上，撓度變形數據趨于穩定，并均不大于12.25mm，處于安全預警值內，混凝土支撐變形穩定。

4 工期與經濟效益分析

將29號線與16號線交界處作為-24m土方轉換平臺，減小垂直運輸土方量約5×104m3，正常水平運輸工效每日出土量為2 000m3，垂直運輸工效每日出土量為300m3，共節省工期土方開挖工期為：50000/(2000-300)=30d，封堵樁破除工程量為130m3，節省封堵樁破除工期14d。故共節省總體施工工期44d。

圖8 施工完成后30d撓度變形

優化后減少樁基混凝土工程量130m3，增加支撐混凝土工程量120m3；樁身鋼筋僅減少16.1t，混凝土支撐鋼筋增加28.9t；減少基坑網噴220m2，護壁鋼筋0.12t；減少封堵樁破除工序；綜合計算原設計方案分部分項工程費約30.3萬元，優化基坑支護措施后分部分項工程費約25.7萬元，共節省施工成本4.6萬元。

5 結束語

對于城市公共交通市政建設工程，由于城市發展地鐵線路交叉節點復雜、交付運營節點影響導致工期緊張、施工難度較大，通過對異形深基坑支護措施施工優化可加快施工進度，取得明顯的經濟效益。

地鐵線路主體結構為市政重點工程，且多為復雜深基坑，對于基坑的安全穩定性要求高。在方案優化后增加相應基坑監測措施，以保證優化支護結構后基坑穩定性處于可控狀態，并根據監測數據進行相應方案的二次優化措施。