地下綜合交通樞紐基坑設計實例研究

馬登堂

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京102627）

1 引言

隨著我國高鐵建設的蓬勃發展，站前交通樞紐作為城市與高鐵換乘的紐帶日益重要。為滿足使用要求，樞紐深度越做越深，且經常伴隨地鐵車站的同步建設，因此，樞紐基坑工程趨向于深、大、復雜等特征，設計和施工難度越來越大。

本文以江蘇武進交通樞紐基坑設計方案為例，闡述樞紐基坑支護的方案比選過程，為類似工程設計提供參考。

2 工程案例

2.1 工程概況

江蘇武進綜合交通樞紐工程是以武進站為中心的綜合客運樞紐，基坑設計包括約12m 的地下車庫部分和26m 的地鐵6號線部分。基坑東側為現狀地鐵1 號線沿江城際站，與車站主體結構距離約24m；基坑南側為武進站站房；基坑北側為龍躍路，寬約8m，擬隨樞紐工程建設拓寬改造；基坑西側現狀為廠房，后期規劃為站西路，如圖1 所示。

2.2 工程地質概況

圖1 建設場地平面圖

根據勘察結果，各土層分布較穩定，地層層序較完整，各土層工程特性如表1 所示。

根據場坪標高，地下停車場基底位于④2粉土夾粉質黏土層，擬建地鐵基底位于⑦2 粉質黏土層。

2.3 地下水特征

本場地范圍內地下水按其埋藏條件主要為上層滯水和淺層承壓水。

1）上層滯水：主要分布于①填土層中，水位為自然地面以下0.50～1.20m，水量變化大，主要補給源為大氣降水，水位隨季節變化明顯，年變化幅度約為0.50m。

2）承壓水：本場地承壓水分為第Ⅰ層承壓水和第Ⅱ層承壓水。第Ⅰ層承壓水主要埋藏于④2、⑤1、⑧2、⑧21 層中，主要補給源為滆湖水的側向、越流補給，水量豐富。Ⅰ1 層承壓水測壓水位約為地面下2.10～2.90m，Ⅰ2 層承壓水測壓水位約為地面下8.50～9.30m。

表1 地基土工程特征分析表

3 基坑設計選型及方案比選

基坑支護的選用要綜合考慮場地地質條件、地下水、周邊環境及工程造價等因素[1]，本工程屬于超大超深基坑，周邊環境復雜，基坑支護方案選取的合理性尤為關鍵。

根據本工程基坑特點，分成3 部分考慮：（1）12m 深地下停車庫基坑支護；（2）26m 深地鐵基坑支護；（3）以上二者交接部位。

3.1 地下停車庫基坑支護

地下停車庫基坑支護方案可采用樁+內支撐、雙排樁、樁錨及中心島留土后做方案，均可滿足基坑本身的穩定性要求，但各有優缺點。

針對本工程，因樁錨方案中錨索施工需穿越建筑用地紅線，可能造成周邊產權地塊的糾紛，因此首先排除；樁+內支撐與雙排樁方案均可保證基坑安全及穩定性，但雙排樁方案經濟性較差，樁+內支撐受地鐵站支撐體系限制，地下車庫基坑需等地鐵站施工同步拆撐，不僅會造成大基坑的暴露時間較長，風險不可控，且整體工期較長。綜合考慮以上各因素后，地下車庫基坑支護采用“中心島式+逆作法”方案：角部重點部位采用地下連續墻+對角支撐，基坑北側及西側區域采用地下連續墻+留土后做，如圖2 所示。

圖2 中心島式+逆作法方案平面圖

3.2 地鐵基坑支護

地鐵基坑呈長條形，基坑支護方式較單一，即地下連續墻+鋼筋混凝土支撐+鋼管支撐。本工程地鐵基坑約26m，采用1 000mm 地下連續墻+三道鋼筋混凝土支撐+三道鋼管支撐。

3.3 兩基坑交接部位

本工程工期緊張，地下車庫和地鐵基坑雖深度不同，實質上是同一個基坑的“坑中坑”問題。如何同期施工，如何節省工期，2 部分基坑交接部位的處理方式尤為關鍵。

常規做法為2 部分基坑協同考慮，地下車庫內支撐與地鐵基坑上部2 道支撐設置于同一標高，共同受力。這種方式能夠很好地保證基坑的安全和對周邊環境的影響，且可以節省交界處約12m 高的地下連續墻，缺點是淺基坑受深基坑制約較嚴重，基坑暴露時間過長且對工期極為不利。綜合比選后，采用留土后做方式，將2 個基坑獨立，同步施工，互不影響，可大幅度縮短工期，如圖3 所示。

圖3 2 部分基坑分別實施示意圖

此方案的難點在于緩沖區留土的加固措施，如何保證緩沖區土體強度以平衡土壓力是關系到地鐵獨立性施工的關鍵，且施工難度較支撐方案大，對施工單位的水平要求較高。

4 基坑設計計算結果

根據基坑支護選型，分區段對基坑進行計算，計算結果如表2、表3 所示，均滿足規范要求[2～4]。

表2 地下車庫基坑計算位移及安全系數

表3 地鐵基坑算位移及安全系數

5 結論

通過本文的分析，得到以下結論：

1）隨著基坑設計和施工越來越復雜，單一支護很難滿足要求[5]。一個項目中根據不同的開挖深度、周邊環境條件運用多種支護形式相結合是可行的。

2）交通樞紐往往位于城市近郊和市區內，周邊環境復雜，對基坑變形要求較高。選擇適宜的基坑支護方案的同時，基坑開挖順序及施工組織設計也尤為關鍵。

3）從節省整體工期的角度出發，本工程采取設置緩沖區的分區作業方法，便于地下車庫和地鐵基坑的同步實施，是一個解決工期的有效方案，可作為類似工程的參考。