地鐵車站深基坑臨近鐵路橋設(shè)計(jì)方案探討

【摘要】介紹了成都地鐵6號(hào)線犀浦站深基坑臨近成灌高鐵鐵路橋的設(shè)計(jì)方案，在同一車站基坑分別采用降水和止水兩種圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式分段施工，在砂卵石強(qiáng)透水層地層采用咬合樁作為懸掛式止水帷幕，并計(jì)算分析了基坑開挖對(duì)橋梁的影響。

【關(guān)鍵詞】地鐵車站；深基坑；鐵路橋

近年來(lái)，城市軌道交通發(fā)展迅速，城市大量修建地鐵。地鐵的建設(shè)經(jīng)常會(huì)受到城市既有環(huán)境及線路走向的制約，不可避免的對(duì)周邊建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生影響或受到制約，存在車站臨近橋梁修建的情況。明挖車站在修建的過(guò)程中，由于基坑開挖引起的變形會(huì)影響到附近橋樁的安全性，在基坑設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮基坑開挖對(duì)既有橋樁的影響。如何在地鐵工程建設(shè)中保證車站及既有橋梁的安全已是一個(gè)十分重要的課題。本文以成都地鐵犀浦站作為工程實(shí)例，對(duì)車站深基坑臨近鐵路橋設(shè)計(jì)方案進(jìn)行探討，為后續(xù)類似工程提供參考經(jīng)驗(yàn)。

1、工程概況及周邊環(huán)境

成都地鐵6號(hào)線犀浦站為地下二層島式車站，與既有地鐵2號(hào)線及成灌高鐵犀浦站（高架站臺(tái)地面站廳）換乘。地鐵6號(hào)線犀浦站基坑長(zhǎng)275m、寬21.5m～30m、開挖深度基坑深21m，安全等級(jí)為一級(jí)?；哟罄锍潭祟^臨近成灌高鐵高架橋，基坑與鐵路橋承臺(tái)最小距離約12m。鐵路橋基礎(chǔ)采用Φ1250摩擦樁，樁長(zhǎng)31m，橋梁采用30m跨簡(jiǎn)支混凝土箱梁，鐵路道床為無(wú)碴整體道床?；又ёo(hù)方案設(shè)計(jì)需考慮基坑開挖對(duì)成灌高鐵橋的不利影響，確?；邮┕て陂g橋梁安全及成灌高鐵正常運(yùn)營(yíng)。

2、 水文地質(zhì)概況

由巖土工程勘察報(bào)告可知，該工程施工場(chǎng)地范圍內(nèi)，地下水靜止水位埋深3.5m，水位絕對(duì)標(biāo)高為529.88～530.29m。本工程場(chǎng)地范圍地下水主要為第四系砂卵石層孔隙潛水。第四系砂、卵石層孔隙潛水在沖洪積細(xì)砂<2-4>及卵石層<2-9>地層中連續(xù)分布。砂層水量一般，富水性中等，透水能力中等；卵石層水量較大，富水性中等，透水能力強(qiáng)。場(chǎng)地范圍內(nèi)上覆第四系人工填土層（Q4ml）、其下為第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl），地層由上至下分別為<1-1>雜填土、<1-2>素填土、<2-2>粉質(zhì)黏土、<2-4>細(xì)砂層、<2-9-1>松散卵石、<2-9-2>稍密卵石層、<2-9-3>中密卵石層、<2-9-4>密實(shí)卵石層。

3、基坑支護(hù)方案

支護(hù)方案的選擇，應(yīng)充分考慮場(chǎng)地條件、地質(zhì)條件、施工能力及建筑材料，做到安全、經(jīng)濟(jì)、高效，有利于施工。根據(jù)本地區(qū)地鐵車站基坑設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，砂卵石地層多采用間隔樁+內(nèi)支撐支護(hù)體系，同時(shí)結(jié)合坑外降水，是較為安全、經(jīng)濟(jì)、便捷的基坑支護(hù)方式。由于本基坑臨近鐵路橋且基礎(chǔ)采用摩擦樁，充分考慮降水對(duì)橋樁的影響及鐵路相關(guān)部門意見(jiàn)，本基坑分為兩段，分別采用了咬合樁+內(nèi)支撐+坑內(nèi)降水/間隔樁+內(nèi)支撐+坑外降水兩種支護(hù)型式。詳見(jiàn)圖2 基坑平面布置圖。

施工順序：28～33軸臨近鐵路橋基坑先進(jìn)行施工，待該范圍主體結(jié)構(gòu)澆筑完成后再對(duì)1～28軸范圍基坑進(jìn)行開挖及主體結(jié)構(gòu)澆筑。

3.1基坑1～28軸（間隔樁）

圍護(hù)樁采用φ1200@2000鉆孔樁，圍護(hù)樁嵌固深度4m，樁間土采用150mm厚C20網(wǎng)噴砼封閉，基坑中部設(shè)格構(gòu)柱?；由?1m，豎向共設(shè)置三道支撐，第一道支撐采用800×800砼支撐，支撐水平間距9m，第二、三道支撐采用φ609×16鋼支撐，支撐水平間距3.0m。施工中采用坑外降水。

3.2 基坑28～33軸（咬合樁）

圍護(hù)樁采用φ1200@900全套管咬合樁，其中圍護(hù)樁鋼筋籠采用@1800間隔布置，圍護(hù)樁嵌固深度9m，基坑中部設(shè)格構(gòu)柱?；由?1m，豎向共設(shè)置三道支撐，第一道、第二道支撐采用800×800砼支撐，支撐水平間距5m，第三道支撐采用φ609×16鋼支撐，支撐水平間距3.0m。施工中采用坑內(nèi)降水?；佣祟^至橋樁之間土體采用袖閥管注漿加固，加固深度至基坑底以下3m。

4、計(jì)算分析

4.1咬合樁圍護(hù)計(jì)算

本基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用北京理正深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算。圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算模擬開挖及回筑施工全過(guò)程，開挖和回筑過(guò)程按基坑內(nèi)降水至基底下1m考慮。葷素咬合樁安排樁進(jìn)行計(jì)算較為保守，偏于不經(jīng)濟(jì)，但考慮到本工程涉及對(duì)高速鐵路橋的影響，因此出于安全考慮仍安排樁進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)計(jì)算，圍護(hù)樁最大水平位移11.27mm，地表沉降最大12mm，滿足地面最大沉降量≤0.15%H，支護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移≤0.15%H且≤30mm的要求；流土穩(wěn)定性安全系數(shù)K = 2.497 >1.6，滿足規(guī)范要求。

4.2 鐵路橋沉降分析

本工程采用地層結(jié)構(gòu)荷載模型，以Midas GTS NX有限元計(jì)算軟件建立模型，對(duì)基坑施工開挖支護(hù)過(guò)程引起橋梁沉降變形進(jìn)行模擬分析。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果顯示車站基坑圍護(hù)樁最大水平位移14.8mm；橋樁最大水平位移1.04mm，豎向位移1.07mm，最大差異沉降差0.5mm，滿足相關(guān)要求。

結(jié)論：

（1）基坑鄰近橋梁，應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)型式、基礎(chǔ)型式等，應(yīng)充分考慮施工降水對(duì)橋梁的沉降影響，對(duì)沉降敏感的橋梁基坑施工期間盡量采用止水措施。

（2）砂卵石地層為強(qiáng)透水層，通常采用降水施工，但根據(jù)工程需要需采用止水時(shí)，可采用咬合樁懸掛式帷幕進(jìn)行止水。

（3）圍護(hù)樁與橋樁之間土體加固后，減小了圍護(hù)樁及橋樁的位移，有效的保護(hù)了橋樁安全。

（4）車站主體基坑分別采用了兩種圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式，車站分段施工，既確保了鐵路橋安全，又充分考慮了工程經(jīng)濟(jì)性、施工便利性，為后續(xù)類似工程提供了參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉國(guó)彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]李龍劍.基坑開挖對(duì)鄰近橋梁樁基的影響分析[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2011，07（s2）：1697-1701.

[3]陳福全，汪金衛(wèi)，劉毓氚.基坑開挖時(shí)鄰近樁基性狀的數(shù)值分析[J].巖土力學(xué)，2008，29（7）：1971-1976.

[4]徐少平.砂卵地層城市下穿隧道施工咬合樁新技術(shù).四川建筑，2016，2：276-279.

作者簡(jiǎn)介：

王楓（1982-），男，工程師，中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京。