摘 要: 本文针对广州市珠江新城花城大道地铁车站的若干设计方案进行比选。通过采用理正软件对所有的钻孔资料进行基坑开挖计算对比分析,在考虑基坑周边管线安全的前提下,否定了桩锚支护方案,提出了疏桩与密桩结合的支护方案,确保基坑安全,降低了工程造价,创造了较好的经济效益与社会效益。
1 工程概况
花城大道地铁站位于华厦路与花城大道交界处,道路人流车流稀少,车站两侧大部分为建筑工地,车站中部横跨X 形地下过街通道西南侧有中国名牌大厦基坑(基坑深约12m ,距离车站主体基坑边约17m) ,东南侧有冼村派出所和工商所(冼村派出所距离车站主体基坑边约15m) ,车站南端设盾构始发井,沿车站主体基坑外侧附近有密集的重要地下管线。花城大道站施工场地开阔,具备良好的明挖施工条件。
基坑深度: 地下二层段深5. 86m ( 盾构井段深17. 42m) , 地下三层段深22. 80m。
2 基坑支护方案比选
花城大道地铁车站长240m ,宽度24m ,本站基坑具有如下特点: ①开挖深度大; ②基坑长度大; ③ 沿车站两边的地面建筑物相对较少,但是地下管线密集,且有人行隧道通过; ④地层结构上部为冲～洪积的粉质粘土层与残积的粉质粘土层,下部为岩层的各风化带,且土层较薄,岩层出露较浅,不存在不利的砂层与淤泥层。
针对花城大道地铁车站基坑开挖特点与地质条件,花城大道地铁车站围护结构的形式可采用如下几种类型: ①放坡大开挖; ②加强型土钉墙支护;③地下连续墙加内支撑或预应力支护方案; ④密排钻孔桩加内支撑方案; ⑤喷锚支护方案; ⑥密排人工挖孔桩加内支撑或预应力锚索方案。
上述方案各有优劣,比选分析如下:
211 放坡大开挖
由于基坑深度较大,全面放坡开挖涉及的范围大,大部分地下管线需拆改,占地面积大,且卸土、运土和回填土方量大,如果回填土处理不当将对地下管线造成不利影响,对深基坑不宜选用。
212 加强型土钉墙支护
鉴于本站深基坑的特点,支护结构可以采用加强型土钉墙支护结构型式。但是应查明地下管线的分布,对于上部1、2 排土钉应注意倾角的调整以避开地下管线,且应采取加强型措施以控制基坑水平位移。采用理正软件对放坡土钉墙计算表明,为确保基坑边坡稳定,即使增加一道放坡,土钉也要密排(1. 5 ×2. 0m ,1. 0 ×2. 0m ,0. 5 ×2. 0m) 且局部土钉直径需要达到<36 , 长度达到18m ,更重要的是在场区内杂填土较厚(部分厚达5. 8m) 地段,要想达到边坡稳定很困难,所以不宜选用。
213 地下连续墙加内支撑或预应力支护方案与密排钻孔桩加内支撑方案
地下连续墙方案和钻孔桩施工需要大型机械, 对周边环境污染严重,且造价高,因此不宜采用。
215 密排人工挖孔桩加内支撑或预应力锚杆方案
本支护形式属于刚性支护结构。由于不存在不利地层且地下水不丰富,桩型可选用人工挖孔桩。由于基坑深度大,应加设内支撑(砼支撑或钢管支撑) 或预应力锚杆以控制基坑的水平位移。本支护形式较为安全稳定,车站整体的抗浮作用可利用支护桩。
喷锚支护方案与密排人工挖孔桩加内支撑或预应力锚杆方案各有优缺点,兹将它们对比列于表1。
施工方案对比表表1 方案
优点：喷锚支护11 喷锚支护后,主体结构的施工简单,施工速度快。21 具备良好的全包防水施工条件,外防水效果好。31 造价较低。
缺点：11 受X形地下过街通道、名牌大厦基坑、盾构施工制约。21 锚杆需要占用大量外部地下空间对周边地下管线和附近建筑物影响大,适应性较差,对盾构施工硬性大;锚杆侵入周边地块,对以后周边地块的基础施工不利。31 受雨季的影响大,基坑变形大,对周边环境影响大, 并可能对周边重要地下管线造成严重破坏,基坑施工风险性高。41 基坑放坡后需回填土对抗浮不利。
密排挖孔桩方案
优点：11 支护结构刚度大,施工技术成熟,安全可靠, 工程适应性强,基坑施工风险性小。21 钢支撑安装简单,施工速度快,并可预加轴力,拆卸较简单。可转换使用。31 基坑变形小,对周边环境影响小,对保护重要地下管线有利。41 支护桩顶可作为压顶梁,有利于抗浮。51 所需要场地小。
缺点：11 造价高。21 侧墙与隧道、通道的接口要后凿砼。31 挖土周期长
喷锚支护方案需占用大量的外部地下空间,受已建X形地下过街隧道、名牌大厦基坑和盾构施工制约可应用范围有限; 喷锚支护因受雨季影响大,基坑变形大,对周边环境影响大,并可能对周边重要地下管线造成严重破坏,基坑施工风险性高。因此不予采用。
综合考虑上述方案特点并结合业主要求,本文提出根据基坑开挖深度与保护等级分区段采用密排与疏排桩锚或桩撑方案。对于深度16m、18m 基坑采用疏桩支护,竖直方向布设2 道Φ600 壁厚12mm的钢管支撑;对于23m 的深基坑,采用密排桩,布设三道Φ600 厚12mm 的钢管内支撑;对于联络通道,由于基坑深度较浅,一般为910m(局部为12. 0m) ,采用密排桩一道钢管支撑。
3 桩锚与桩撑方案计算对比
311 岩土计算参数
为了对上述优化方案进行对比计算分析,采用如表2[1 ] 提供的岩土参数。
