摘 要: 本文針對廣州市珠江新城花城大道地鐵車站的若干設計方案進行比選。通過采用理正軟件對所有的鉆孔資料進行基坑開挖計算對比分析,在考慮基坑周邊管線安全的前提下,否定了樁錨支護方案,提出了疏樁與密樁結合的支護方案,確保基坑安全,降低了工程造價,創造了較好的經濟效益與社會效益。
1 工程概況
花城大道地鐵站位于華廈路與花城大道交界處,道路人流車流稀少,車站兩側大部分為建筑工地,車站中部橫跨X 形地下過街通道西南側有中國名牌大廈基坑(基坑深約12m ,距離車站主體基坑邊約17m) ,東南側有冼村派出所和工商所(冼村派出所距離車站主體基坑邊約15m) ,車站南端設盾構始發井,沿車站主體基坑外側附近有密集的重要地下管線。花城大道站施工場地開闊,具備良好的明挖施工條件。
基坑深度: 地下二層段深5. 86m ( 盾構井段深17. 42m) , 地下三層段深22. 80m。
2 基坑支護方案比選
花城大道地鐵車站長240m ,寬度24m ,本站基坑具有如下特點: ①開挖深度大; ②基坑長度大; ③ 沿車站兩邊的地面建筑物相對較少,但是地下管線密集,且有人行隧道通過; ④地層結構上部為沖～洪積的粉質粘土層與殘積的粉質粘土層,下部為巖層的各風化帶,且土層較薄,巖層出露較淺,不存在不利的砂層與淤泥層。
針對花城大道地鐵車站基坑開挖特點與地質條件,花城大道地鐵車站圍護結構的形式可采用如下幾種類型: ①放坡大開挖; ②加強型土釘墻支護;③地下連續墻加內支撐或預應力支護方案; ④密排鉆孔樁加內支撐方案; ⑤噴錨支護方案; ⑥密排人工挖孔樁加內支撐或預應力錨索方案。
上述方案各有優劣,比選分析如下:
211 放坡大開挖
由于基坑深度較大,全面放坡開挖涉及的范圍大,大部分地下管線需拆改,占地面積大,且卸土、運土和回填土方量大,如果回填土處理不當將對地下管線造成不利影響,對深基坑不宜選用。
212 加強型土釘墻支護
鑒于本站深基坑的特點,支護結構可以采用加強型土釘墻支護結構型式。但是應查明地下管線的分布,對于上部1、2 排土釘應注意傾角的調整以避開地下管線,且應采取加強型措施以控制基坑水平位移。采用理正軟件對放坡土釘墻計算表明,為確保基坑邊坡穩定,即使增加一道放坡,土釘也要密排(1. 5 ×2. 0m ,1. 0 ×2. 0m ,0. 5 ×2. 0m) 且局部土釘直徑需要達到<36 , 長度達到18m ,更重要的是在場區內雜填土較厚(部分厚達5. 8m) 地段,要想達到邊坡穩定很困難,所以不宜選用。
213 地下連續墻加內支撐或預應力支護方案與密排鉆孔樁加內支撐方案
地下連續墻方案和鉆孔樁施工需要大型機械, 對周邊環境污染嚴重,且造價高,因此不宜采用。
215 密排人工挖孔樁加內支撐或預應力錨桿方案
本支護形式屬于剛性支護結構。由于不存在不利地層且地下水不豐富,樁型可選用人工挖孔樁。由于基坑深度大,應加設內支撐(砼支撐或鋼管支撐) 或預應力錨桿以控制基坑的水平位移。本支護形式較為安全穩定,車站整體的抗浮作用可利用支護樁。
噴錨支護方案與密排人工挖孔樁加內支撐或預應力錨桿方案各有優缺點,茲將它們對比列于表1。
施工方案對比表表1 方案
優點：噴錨支護11 噴錨支護后,主體結構的施工簡單,施工速度快。21 具備良好的全包防水施工條件,外防水效果好。31 造價較低。
缺點：11 受X形地下過街通道、名牌大廈基坑、盾構施工制約。21 錨桿需要占用大量外部地下空間對周邊地下管線和附近建筑物影響大,適應性較差,對盾構施工硬性大;錨桿侵入周邊地塊,對以后周邊地塊的基礎施工不利。31 受雨季的影響大,基坑變形大,對周邊環境影響大, 并可能對周邊重要地下管線造成嚴重破壞,基坑施工風險性高。41 基坑放坡后需回填土對抗浮不利。
密排挖孔樁方案
優點：11 支護結構剛度大,施工技術成熟,安全可靠, 工程適應性強,基坑施工風險性小。21 鋼支撐安裝簡單,施工速度快,并可預加軸力,拆卸較簡單。可轉換使用。31 基坑變形小,對周邊環境影響小,對保護重要地下管線有利。41 支護樁頂可作為壓頂梁,有利于抗浮。51 所需要場地小。
缺點：11 造價高。21 側墻與隧道、通道的接口要后鑿砼。31 挖土周期長
噴錨支護方案需占用大量的外部地下空間,受已建X形地下過街隧道、名牌大廈基坑和盾構施工制約可應用范圍有限; 噴錨支護因受雨季影響大,基坑變形大,對周邊環境影響大,并可能對周邊重要地下管線造成嚴重破壞,基坑施工風險性高。因此不予采用。
綜合考慮上述方案特點并結合業主要求,本文提出根據基坑開挖深度與保護等級分區段采用密排與疏排樁錨或樁撐方案。對于深度16m、18m 基坑采用疏樁支護,豎直方向布設2 道Φ600 壁厚12mm的鋼管支撐;對于23m 的深基坑,采用密排樁,布設三道Φ600 厚12mm 的鋼管內支撐;對于聯絡通道,由于基坑深度較淺,一般為910m(局部為12. 0m) ,采用密排樁一道鋼管支撐。
3 樁錨與樁撐方案計算對比
311 巖土計算參數
為了對上述優化方案進行對比計算分析,采用如表2[1 ] 提供的巖土參數。
