大连地铁一号线港湾广场站深基坑支护设计

摘要: 结合场地土质及水文条件，在明确工程特点及难点的情况下对围护结构和支撑形式的选择进行了具体分析，确定了围护结构采用钻孔灌注桩＋桩后高压旋喷桩作止水帷幕；利用理正深基坑计算程序对围护结构建立模型进行了内力计算，其结果满足变形要求，基坑稳定性指标也满足要求；最后阐述了几点结论，对类似工程有一定的参考价值。

关键词：地铁工程、基坑支护、灌注桩、钢支撑

Abstract: combining the soil and the hydrological conditions, in clear engineering characteristics and difficulties of palisade structure and support the choice of the form of the concrete analysis and determined the palisade structure the cast-in-place pile after pile + high pressure jet grouting pile as waterproof curtain; By Richard is deep foundation pit of palisade structure calculation program model internal force calculation, the results can satisfy deformation requirement, foundation pit stability index also meet the requirements; Finally expounds some conclusions to the similar project is of some reference value.

Key words: the subway engineering, foundation pit, the pile, steel support

中图分类号：U231+.3 文献标识码：A 文章编号

1 工程概况

大连地铁一号线港湾广场站【1】设在人民路与港湾广场下，沿人民路东西向设置，为2层地下岛式站，车站总长179.4m，标准段宽18.5m，标准段基坑开挖深度在17.6米左右。

2 工程地质及水文条件

根据地质勘查报告，大连地铁一号线港湾广场站地貌为冲海积阶地，后经人工回填，地形较平坦，地面高程3.04～5.49m。车站范围内上覆人工堆积素填土、粉质粘土、卵石、粗砂，下伏强风化岩、中风化岩。地下水按赋存条件主要为孔隙水及基岩裂隙水。孔隙水主要赋存于素填土层及卵石层中，基岩裂隙水主要赋存于强风化及中风化板岩中。港湾广场站距海边距离较近，场区地下水丰富。各地层力学性质指标见表1。

表1地层力学性质指标

3基坑支护设计

该地铁站位于港湾广场下，地质情况复杂，局部卵石、粗砂层较厚，地下水位高，距海边距离较近，存在与海水连通的可能性。这类场地进行深基坑开挖，对围护结构的挡土功能要求很高，尤其对其止水功能要求更高，这就要求我们在围护结构形式的选择上要特别慎重。

3.1 围护结构方案选择

根据地铁工程的经验和该地区的地质情况，我们提出了钻孔桩和地下连续墙两种方案，并结合地铁站基坑的实际情况进行了分析比较。

地下连续墙施工工艺成熟，施工速度也快，施工精度高，垂直偏差可控制在0.5%以内，止水功能强，在地铁工程中得到比较广泛的应用。但是地下连续墙主要适用于厚的淤泥、砂层、粘性土层等软地层，造价较高。

钻孔灌注排桩施工方法简单、成本低、平面布置灵活。但是由于排桩为弹性结构，旋喷桩为脆性结构，对土移特别敏感，很容易因为土体的轻微位移而脆裂，难以保持其整体性。

根据大连地区地质条件，并综合考虑施工工期、工艺、投资及施工难度、施工风险和防水效果、结构抗浮等因素，最后选定钻孔灌注排桩方案。车站支护形式选用Φ1000＠1400钻孔灌注桩，桩底插入基坑底面以下3～５m，且进入中风化岩层≥3米；止水帷幕采用双排Φ800@600旋喷桩，旋喷桩到达中风化岩层岩面。

3.2基坑支撑的选择

通常的基坑支护方式有三种，即锚杆支撑、钢管支撑和钢筋混凝土支撑，或这三种支撑方式的联合支护方式【2】，其各自的优缺点如下：

锚杆支护可提供开阔的施工空间，提高挖土的机械化程度和结构施工的效率与质量；在平面尺寸很大且岩面较高的基坑工程中，可节省工程量。但施工时会降低围护结构原有的防渗能力，锚头处的防水较困难；钢材消耗量较大。

钢管支撑钢管自身刚度大，对限制墙体变形和强度的发挥都有利；可减少大面积的节点处理，确保围护结构的防水性能；钢支撑可由施工单位回收作多次使用，节约了钢材。

钢筋混凝土梁支撑抗压性能好；可减少大面积的节点处理；确保围护结构的防水性能。由于支撑的阻碍，对基坑出土及主体结构的施工影响较大；受混凝土龄期影响，施工速度慢；结构施工时需凿除混凝土。

综合考虑本工程的地质条件、工期、投资、防水要求和施工难度，选定采用钢管支撑的形式，选用∅609（壁厚为16mm）钢管，设3道支撑，基坑支撑剖面如图1所示。

4 围护结构内力计算

4.1 计算方法

围护结构设计计算方法主要采用两种计算模式，一种是平面计算模式，另一种是空间整体计算模式。平面计算模式分别采用弹性地基梁m法（总和法）[3]和增量法[4]进行计算。前者在国内外应用较广泛，其力学概念简单，易于理解，能满足工程设计要求；后者考虑了施工过程受力的继承性，计算过程较复杂，但受力分析较符合实际，计算结果相对来说也较合理。

根据其各自的特点，首先采用弹性地基梁m法进行计算，然后再用增量法进行计算。从标准段的计算结果来看增量法的计算结果更能反映施工实际情况，实测的支撑轴力、围护结构位移和内力及其变化规律与计算结果基本一致。

4.2 围护结果计算结果及内力分析

以车站标准断面围护设计为例，计算所采用的土层参数详见前表1。根据计算图式及上表的计算参数，采用理正深基坑计算程序对围护结构建立模型进行计算，计算结果见图2。

由图可知，港湾广场站标准段基坑围护结构在开挖的各个阶段的最大水平位移值为5.28mm≤0.15%H=26.2mm，满足一级基坑的变形要求。同时对支护结构整体稳定性、倾覆性、坑底抗隆起稳定性和基坑抗渗流稳定性等进行了验算，各计算值均在允许范围内。

5 结语

基坑开挖后，经雨季施工、重型吊车动载作业以及人民路上繁忙交通路况的考验，基坑的围护结构和支撑体系都很稳定。从施工监测数据来分析，基本上与设计计算结果相吻合，围护结构的防水效果良好，得到了业主和施工单位的肯定。结合施工监测反馈的信息来分析，主要有以下几点建议和分析：

5.1 虽然基坑支护只是作为土体开挖和主体结构施工的临时围护措施，但是设计质量的高低直接决定了后续施工的安全性及业主的经济利益，尤其是在大连岩石地区，复杂的岩体力学性质给围护设计带来了难度。要充分掌握各层土体、岩石体的力学参数，考虑岩石高强度的力学特点进行支护设计，在保证基坑安全的情况下降低工程造价。

5.2 地铁的基坑支护体系需要足够的刚度和整体稳定性，针对大连地区的地质条件，该工程采用钻孔灌注桩＋桩后高压旋喷桩止水帷幕＋钢管支撑的结构形式适宜，在大连地区是首次采用，对以后类似工程也有一定的借鉴作用。

参考文献：

[1] 大连地铁一号线工程港湾广场车站施工图设计.

[2] 廖景，史海鸥著，海珠广场地铁站基坑支护设计 [J]，广东土木与建筑，2000(6)：7-11.

[3] 王卫东，王建华.深基坑支护结构与主体结构相结合的设计、分析与实例[M].北京：中国建筑工业出版社，2007:161-173.

[4] 周运斌，增量法在深基坑支护结构计算中的应用[D].铁道部第二勘测设计院，《地下空间》，1999.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。