地鐵車站大跨度深基坑支護技術地鐵車站工程施工中圍護結構是重要的一個環節。本文以天津地鐵洪湖里車站為例對灌注樁加攪拌樁內撐式支護結構型式的設計計算、土方開挖、支撐架設、體系轉換、信息化監測等進行了研究與應用介紹。前言隨著經濟水平和城市建設的迅速發展地下工程愈來愈多，開發和利用地下空間的要求日顯重要。地下鐵道、地下車庫、地下商場、地下倉庫、地下人防工程高層建筑的多層地下室等構筑物日益增多。近年來，國內興建了許多大型地下設施，如北京、上海的地鐵、地下停車場、地下變電站和污水處理工程等，伴隨著深基坑工程規模和深度的不斷加大，開挖深度在10m以下的基坑已不少見，地鐵車站的開挖深度最大已接近20m。大量深基坑工程的出現，促進了設計計算理論的提高和施工工藝的發展，通過大量的工程實踐和科學研究，逐步形成了基坑工程學這一新興學科。在土木工程領域中，目前基坑工程學是發展最迅速的學科之一，也是工程實踐要求最迫切的學科之一?；庸こ陶_、科學的設計和施工，配合切實有效的信息監測手段，能帶來巨大的經濟效益和社會效益，對加快施工進度、保護環境發揮了重要作用，否則將會招致嚴重的后果，大量工程實踐已經證明了這一點。基坑開挖的施工工藝一般有兩種：無支護開挖（放坡開挖）和有支護開挖。在城市中心地帶，建筑物稠密地區，往往不具備放坡開挖的條件，只能在支護結構保護下進行垂直開挖。對支護結構的要求，一方面是創造條件便于基坑土方的開挖，但在建（構）筑物及地下管線密集地區更重要的是保護周圍環境，因此對支護結構應進行精心的設計和施工，并輔以必要的監測手段，以確?；影踩；油练介_挖是基坑工程的一個重要內容?；油练饺绾谓M織開挖，不但影響工期、造價，而且還影響支護結構的安全和變形，并危及周圍環境。為此對較大的基坑工程必須編制詳細的施工方案，運用時空效應理論，確定挖土機械、挖土工況、挖土順序、支撐架設方法等。在軟土地區和地下水豐富的地區，土方開挖還常常輔以基坑降水，以確?；影踩捅阌谑┕?，保護環境。在施工過程中跟蹤施工活動，對周圍土體位移和附近建筑物、地下管線等保護對象的變形及受力情況進行量測，所取得的數據與預測值和計算值相比較，能可靠地反映工程施工所造成的影響，能較準確地以量的形式反映這種影響程度。在地下工程中，由于地質條件、荷載條件、施工方法和外界其它因素的復雜影響，很難單純從理論上預測工程中可能遇到的所有問題，而且理論預測值還不能全面、準確地反映工程的各種變化。所以，在理論分析指導下有計劃地進行現場工程信息檢測十分必要。1工程概況天津地鐵洪湖里車站是天津市地鐵一號線工程組成部分之一，是既有地鐵線路天津西站站點向北延伸新建的車站，車站主體結構全長175.3m，單層段長66.0m，寬19.9m，雙層段長109.3m，最寬處30.3m,車站設南北兩個通風道，4個出入口。車站所通過地區為濱海平原，地形平坦，房屋密集，建筑物多為平房，周圍地下管線較多。本段地層主要為第四系全新統人工填土（Qh）、上部陸相層（Q3h）、第一海相層（Q2h）、中上部陸相層（Q1h）及更新統海陸交互相堆積層（Qp）。本工程地下水類型為第四系孔隙潛水，主要賦存于粘性土及砂類土中。地下水埋深0.9—2.6m（高程1.1—2.8m），水位變幅1.0—2.0m。車站基坑長177.3m，深12.5m，斷面復雜，最寬處達30.7m，屬大跨度、變截面、長條型深基坑（如圖1所示）。圖1基坑平面圖2基坑支護體系2.1支護方案惱洪湖里站采用倒明挖順作法施驕工，鉆孔灌注炭樁加水泥攪拌河樁復合型圍護緒結構，鉆孔灌燥注樁為主要受否力結構，灌注糟樁直徑太0.8m串，間距閑1.0m珍，采用漲C20聯鋼筋砼?？諑?00@3錘50付水泥土攪拌樁蓮主要用于止水椒、抗滲。支撐行體系：橫撐采銳用寺Φ酒624×12姥鋼管，水平間寄距派3.0m起，豎向按基坑矛深度設蹄3產道；壓頂梁為煎寬母0.9m戀，高武1.2m斑的漏C20贈鋼筋砼梁；腰償梁為三拼涂I36拉組合截面工字筑鋼。支撐立柱家為晝Φ拐400×8載鋼管，立柱基震礎為嬌Φ邀800差灌注樁；連系樹梁為柳I36冊工字鋼。梯原方案支護型賣式如圖多2街所示，其支撐稱按國內類似基該坑工程的通?？葑龇▽泳嗫刂i制在悟4.5m漆左右，即第二店層支撐處于雙稅層段中層板（欣單層段頂板）丟之下，在施工翁側墻期間，需宅將第二層支撐繪下落，這就在全側墻上增加了吃一道水平施工鐮縫，增加了一扁步倒撐工序；英跨度超過樸30m播的支撐，為了遮提高其承載力秩，通常設置雙排排支撐立柱，膨跨度在惱20m雪左右的支撐，頓設置單排支撐瓜立柱，將支撐胳自由長度控制龍在穿10m料左右，但這造搏成了槽內立柱艱林立，嚴重制談約了土方開挖已及支撐架設速好度，與深基坑豐工程沾“淚快開挖、快支骨護況”戲的原則相矛盾脂。耍工程實施中，雄我們采取可行麥的技術措施，巧采用支撐布置尼型式如圖輔3況所示。通過合游理調整三層支想撐標高，尤其胳將第二層支撐座調至中層板（逼頂板）之上，裁避免了支撐倒加換，實現了側霸墻、中層板（你頂板）同時澆施注，無障礙施棚工，減少了一仍道水平施工縫悔，提高了結構爽的整體性和自奧防水能力。施桶工過程中進行脅支撐體系轉換刃，撤除支撐立請柱，實現底板督防水層和底板侵砼連續施工，霧減少滲漏隱患進，提高了工程趴質量。工程中滅在確保安全的庫前提下將雙排舉支撐立柱改為壟單排，擴大了配基坑工作空間撞，減少了障礙駱，便于土方取且運，也利于改蒸善外包防水層腰的防水效果，紐提高結構底板再的連續性與整榴體性?；诨硬捎脙染泓c降水。除圖男2療原方案支護斷檔面圖勢圖狠3橫實施中支護、遼監測斷面圖均2.2雞圍護結構計算焦據《洪湖里站杠工程地質勘察透報告》，地質紡資料如下表：地層名稱堤承載力標準值極KPa翅滲透系數掠m/d仁標貫評N止Q3h7.妻518.8絮28.5項1000.香215.7充Q2h13霉.319院2390眾0.227塊.7敘Q1h7.咸1119.三925.5謠1400旺.3211縫.4伯Qp13.伙320.1躲37.5崖2000.島3214晝地質資料斷面泥簡圖如圖抬4厘示：辭圖分4抗地質斷面圖婦聞五支護結構內力牌計算煮根據力學分析鎮及土壓力的形紡成過程，圍護耳結構在基坑土佳方挖至－稻5.9m葵，第三層支撐躲尚未架設和挖瘡土至－濱8.6m織，封底砼尚未當澆筑形成強度似兩個工況內處生于最危險狀態材。古故需要對以上雀兩種狀態進行鏡計算。土壓力越用郎肯公式計暫算，偏安全起明見，采用水土桿分算法。魄商.1汽挖土至－莊5.9m策，安裝第三層喊支撐前，如圖毒5司、圖車6勝所示：露圖論6版荷載圖石規渡屠圖考5略工況圖害原計算得：處RB=265歡.4白（改KN/m受）夸單撐軸力：荷NB=3RB華=796.2侮（說KN伸）廳=79.6類（牌t巷）啦Mmax=6漢45.3(K爆N̶少6;m)拾最大彎距發生志在－科4.3m崇標高處。峰第二層支撐達鴉到最大軸力。底尸.2慌成槽驗算縫基坑已挖至設漏計槽底標高，壽但封底砼尚未據澆筑形成強度堂，如圖棵7飼、圖敏8什所示：沖圖黎8違荷載圖遼誰唯騎呢圖幟7紀工況圖述鈔計算得：含RC=469舊.0(KN/閑m)襲；章單撐軸力：烘NC=3RC歸=1407(遙KN)=14沉0.7(t)該Mmax=2奏96.4(K謎N̶科6;m)款最大彎距發生碗在－縱8.8m賤標高出。畏第三層支撐達喊到最大軸力。內力統計：叔Mmax(K賣N̶濫6;m)N涌Bmax(t共)NCma陽x(t)Q偵max(t)昆645.3葬79.61蝕40.71痕40.7蛾廟抗傾覆穩定性雜根據抗傾覆穩宋定性驗算，灌朽注樁需要入土跌深度為性8.0m診，樁實際入土地深度為疲8.8m隱副，故滿足要求割。膊草基坑底部抗隆強起穩定性分析建基坑的抗隆起傳穩定性分析具追有保證基坑穩賠定和控制基坑峽變形的重要意怖義，以保證不頃發生基底隆起喘破壞或過大的刻基底隆起變形飲，故需對其進譜行驗算。年在以往許多驗敢算抗隆起安全搶系數的公式中蚊，很少同時考迅慮內C飽、戴千，顯然對于一贊般粘性土，在邊土體抗剪強度柳中應包括注C怪、甚筑的因素，因此瞎參照嫌Ptandt圍l繼和貪Terzag背hi清的地基承載力弱公式，并將樁象底面的平面作斜為求極限承載柴力的基準面，蛾工程中我們采處用了同時考慮所C睡、班偉的抗隆起計算慢法。如圖當9稈所示。耕圖競9冒基坑隆起圖孔式中象1墾為坑外地表至搶支護墻底各土范層天然重度加損權平均值深(輝kN/m3)詢；貓2裳為坑內開挖面鉛以下至支護墻羽底各土層天然桌重度加權平均柔值銹(歷kN/m3)錯；峽c圣為支護墻底處使的地基土粘聚塑力草(戚kN/m2)潔；耳q炸為坑外地面荷繪載；堆H水為基坑開挖深撇度青(螺m)故；講D電為墻體入土深跪度正(仿m)鐘；瞎Nq樸，歌Nc朋為地基承載力嘉系數；犧刻曬思根慧慧為支護墻底處刷土的內摩擦角游（度）丘KS腦為支護墻底地詢基承載力安全養系數。取奶Ks=1.2右計算得：卵KS=2.1隸8>1.2萌擱故滿足要求。搜式灌注樁配筋計班算里基坑圍護結構辯承力構件為刊Φ雁800或砼灌注樁，砼煩強度等級介C20憲，配筋形式如升圖永10跨所示：叮圖源10價灌注樁配筋圖臉承載力按下列饅公式計算：綱得彎矩承載力廈標準值為珍M=800(渠KNR僻26;m)>起Mmax=6他45.3(K毅N̶觸6;m)剛，故：滿足要屬求。卸2.3泉鋼管支撐計算壯洪湖里車站工扁程基坑跨度達氏30.7m喬，為了減少支罷撐長細比，提聯高承載力，在雅基坑中間設支扔撐立柱，為了鳴便于土方取運缸，改善外包防唉水層的防水效牌果，提高結構溉底板的整體性耗與連續性，將屬兩排支撐立柱召改為一排。線計算時，取支檢撐的最不利受績力狀態即雙向菌偏心壓彎狀態講進行驗算，公覽式如下：攔經驗算，在最域大軸力標準值夸櫻即設計值尿Nc=168割.8(t)述時，體Φ它624×12識鋼管支撐自由同長度允許值為附L繼≤網25.0(m陪)蜻。對支撐安裝架設呢時，采取預起散拱、預設反向知偏心距等措施赴，以減少支撐蝦自重對其承載號力的影響。撈3話時空效應理論帝在基坑土方開漆挖及支撐架設帖中的應用競從國內有流變輩性的軟土地區批，特別是近十希年來關于深基盆坑的施工和試冊驗研究中，人您們認識到基坑容開挖施工過程邪中的每個分步豬開挖的空間幾猜何尺寸和圍護棍結構開挖部分獸的無支撐暴露輩時間，對基坑柔圍護樁體和周繪邊地層位移有浮明顯的相關性抬，這反映了基擔坑開挖中的時找空效應的規律必性。利用時空當效應科學地制段定開挖和支護注的施工方案，處能可靠合理地攤利用土體自身塔在開挖過程中型控制位移的潛濁力而達到控制僵槽周地層位移示、保護環境的雨目的，從而改即變目前基坑中夾為控制槽周地掀層位移而采用腥昂貴的地基加蠅固的做法。這掀是安全經濟地晴解決開挖過程獸中穩定和變形俱問題的一條有桌發展前途的新糊技術途徑。置洪湖里車站基湊坑開挖以機械窗挖土為主，輔五以人工清槽，均遵循少“自短開挖、快支侵護、嚴治水、野勤量測、分層異分段、撐挖結港合非”冤的原則。先取悠3.6m齡表層土（腔至柜±秘0.0m獎標高處），修劑好運土車下槽廉坡道，再直挖巖±尤0.0m耍——刷－河5.9m鉤標高范圍內的脾土，再由另一左臺反鏟挖掘機個倒挖第三層土刷，挖土過程中甲支撐架設必須慮及時跟上，基理坑無支撐暴露糞時間控制在筒12h際之內，搶在土鳥壓力形成之前齊完成支撐的安撕裝工作。玩基坑開挖每負25m規為一段，成槽涌后在偶12h詠內澆筑封底砼宴，以確?；釉L安全。項窄槽段采用纖“例中心島抱”拍式開挖方法，知在挖除基坑中答心島的同時，原組織人力安裝湊兩邊的腰梁，膀這兩步工序要箭同時、平行進稻行，取完中心驟島部位土體后潛，及時架設鋼賤支撐并施加朗80%說設計值預應力悼，以控制基坑柳變形。如圖攝11勵、圖化12娘所示。商圖盛11胡窄槽段挖土工腦況圖（縱斷面宇）救圖盆12理窄槽段挖土工數況圖（橫斷面竹）哪寬槽段采用沉“夏兩側島式胖”稅配合勿“下中心盆式坑”勿開挖，在挖除喚兩個省“譜側島緣”爆土體的同時，快組織人力安裝殿兩邊的腰梁，喜這兩步工序要疑同時、平行進近行，取完兩酷“擱側島魂”巴土體后，及時廊架設鋼支撐并委施加倚80%密設計值預應力男，以控制基坑奇變形。如圖轎13驅、圖蹲14沫所示。籍圖刷13精寬槽段挖土工勇況圖（縱斷面?。┦繄D躍14栽寬槽段挖土工動況圖（橫斷面覽）扁實踐證明，運野用以上開挖方養法能夠有效地砌控制圍護樁體絮變形及周邊土獄體滑移，對減脅少基坑無支撐翼暴露時間，合肢理組織挖土與銹支撐架設兩道貫工序的穿插與濃配合，確?；豢影踩?，保護杰周圍環境是有舍顯著省效果的。縣4圾支撐體系轉換想基坑支撐體系鋤轉換流程如下睜：笑支撐體系轉換皆過程要嚴格按羅照技術要求進圈行，加強基坑護監測，保證基露坑安全。實踐寨證明，上述體塵系轉換方法能姐夠避免支撐倒傘換，減少對基幫坑的擾動，為裁緊后工序創造食了工作面和工若作空間，提高詠了工程質量，狹是一種安全、垂合理、高效、插經濟的轉換方光法?；?執施工信息化監大測乘地鐵洪湖里車坡站地處天津市邁中心地帶，基濱坑深達感12.5m跟，由于主體結壟構的影響，三榮層支撐標高的償調整幅度比較波大，故施工過瓜程中進行信息定化監測是確保醒基坑安全的重溪要環節。溫支護結構與周咬圍環境的監測養主要分為應力美監測與變形監眼測。變形監測只儀器主要采用孝經緯儀、水準嬌儀和測斜儀等透，應力監測儀遲器主要采用應頭變計、鋼筋計壯、壓力傳感器軟和孔隙水壓力薄計等。牢從深基坑施工門安全性考慮：粒灌注樁、鋼支秤撐是深基坑施陷工主要的受力蜓構件，其受力盯的大小是否符耕合理論計算是證進行監測的重仗要目的之一，擔根據前述圍護雁結構受力特點需分析選擇－谷8.8m叢標高處、－店4.3m齡標高處位置作客為應力監測點粘。由于鋼支撐幅主要承受壓力丘，我們在鋼支惹撐的端部設應繩力監測點。饑深基坑施工中校必將引起基坑俯周圍及坑底土豆體的變化，其傻變形量的大小載直接影響到周圈圍建筑物（構愈筑物）的結構捷安全，因此施父工過程中在基胖坑周圍及坑底睜設立數個變形狡量監控點?？止こ讨械谋O測剪項目及結構斷棍面測點布置圖鬧如圖鳥15散所示：怨圖燈15碧監測斷面測點我布置圖牽監測項目一覽社表宇在這里，我們保選取杠DK1+61外2.00恥、峽DK1+65滲9.00斥、睡DK1+68肆4.00悉斷面測點對監砌測數據進行分音析，可得出如穩下規律：物⑴彈．實測值較理獲論計算值偏小拒，原因有：計許算方法尚需進拌一步完善；計受算取值及邊界頸條件皆偏安全偽；監測方法及睛手段尚需改進腰；監測數據的刻游離性；施工師時支撐架設的硬及時性有差異訪；挖土工況與須計算模型之間聾存在差異；現險場堆載、車輛互行駛、地下水爽、雨季及其它受不確定因素的食影響。虧⑵陰．在澆筑封底債砼后，隨著基愧坑兩側土體的首重新固結穩定販，灌注樁內力水、支撐內力變粥化趨于平穩且吵略有下降。稼⑶年．支撐