某综合交通枢纽基坑地下连续墙围护设计概述

张万忠

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

1 某综合交通枢纽工程概况

某综合交通枢纽规划用地约26.26 km2，枢纽核心区建筑布局有:航站楼、东交通中心、磁浮、高铁、西交通中心，涵盖高速铁路、1条低速磁浮线、4条城市轨道交通、长途和社会公交等，是超大型综合交通枢纽。其中地下一层为国铁出站层、交通中心层、地下二层为2条地铁站台层、地下三层为2条地铁站台层。

2 基坑支护总体设计方案

整个基坑分三级基坑，第一级基坑由国铁地下站房、西交通广场及延伸段组成。第二级基坑由地铁西站10号线、青浦线和2号线站台层与相邻区间及5号，17号线站厅层组成。第三级基坑由地铁西站5号，17号站台层与区间及跨线风道组成。

基坑围护总体方案为:第一级基坑为两级放坡+水泥土重力式挡墙，第二级基坑为地下连续墙+两道钢或钢筋混凝土内支撑，第三级基坑采用地下连续墙+钢管或钢筋混凝土内支撑的设计，标准段基坑剖面见图1。

3 工程地质及水文地质

3.1 工程地质

场地地貌类型为滨海平原。现为村庄，居民住宅及厂房等，场地中部有两条明浜纵横交错，场地南端亦有一条明浜分布，场地标高约2.99 m～4.95 m。

图1 标准段基坑剖面图

根据勘察揭示100.00 m深度范围内的地基土属第四纪中更新世Q2至全新世Q4沉积物，主要由饱和粘性土、粉性土和砂土组成，具水平层理。根据土的成因、结构及物理力学性指标综合分析，共可划分成10个主要层次(第①层～第⑩层)。其中，第①，⑤，⑦，⑧层又可分为若干亚层或次亚层，第⑦1层中分布有一透镜体(第⑦1t层)，第⑦1层、第⑦2层间分布有一夹层(第⑦夹层)。

3.2 水文地质

场地地下水主要有:浅部土层的潜水、深部土层(第⑦层)中的第一承压含水层及第⑨层中的第二承压含水层。第⑦层为上海市第一承压含水层，根据上海地区的区域资料，承压水埋深一般在3 m～11 m，均低于潜水水位，并呈年周期性变化。

3.3 基坑围护设计参数

基坑围护设计参数见表1。

4 基坑地下连续墙围护设计

4.1 设计计算理论

地下连续墙为板式支护体系，计算采用规范推荐的竖向弹性地基梁法进行。土的C，Φ等参数按照地质报告中推荐的固快峰值取用，围护结构的变形、内力及各项稳定性验算均采用水土分算的原则进行，在计算中地面超载按20 kPa考虑。

围护结构采用竖向弹性地基梁的计算图式见图2，坑内开挖面以下的内支撑点，以弹性支座模拟。坑内开挖面以下作用在围护墙面的弹性抗力，根据地基土的性质和施工措施等条件确定，并以均布的水平弹簧支座模拟。弹性抗力的分布通常取开挖面处为零，开挖以下一定深度内三角形分布，其下按矩形分布。围护墙底以竖直弹簧支座模拟。

4.2 不同工况下地下连续墙计算对比分析

本工程由于建筑和结构方案空间关系复杂，基坑深度大小不一，一级基坑坡底与二级基坑的距离也有所不同，本工程中通过理论分析并拟定以36 m为界，大于36 m时不考虑一级基坑对二级基坑的影响，小于36 m时考虑一级基坑对二级基坑的影响，本文主要针对此两种工况使用理正5.3软件进行计算和分析。

表1 基坑围护设计参数一览表

工况一:一级基坑坑底距离二级基坑较远，认为一级基坑对二级基坑无影响，水位取一级基坑坑底下0.5 m，连续墙厚度为800 mm，开挖深度9.97 m，设置两道钢筋混凝土支撑，工况见图2，计算结果见图3。

工况二:二级基坑与一级基坑之间的平台宽度为10 m，考虑一级基坑水土压力对二级基坑的影响，水位取自然地面下0.5 m。连续墙厚度为800 mm，开挖深度为10.27 m，三道钢筋混凝土支撑，计算工况见图4，结果见图5。

图2 围护墙计算简图

图3 工况一计算结果

图4 工况二示意图（单位：m）

图5 工况二计算结果

工况二与工况一相比，除第一道支撑轴力，其余各项技术指标均较工况一不利，尤其是最大负弯矩增长明显，需加大配筋率，同时坑底迎土侧弯矩增长明显。主要原因为工况二的一级基坑距离二级基坑较近，不能忽略一级基坑坡体内的水土压力、坡顶堆载对二级基坑的影响。实际设计中采取了如下对策:

1)对二级基坑地下连续墙加大入土深度、加强配筋;

2)对二级基坑坑底处加厚了配筋垫层，增强对围护结构的侧向约束;

3)并要求施工期间加强降排水措施及严格控制施工超载。

4.3 地下连续墙构造设计

4.3.1 叠合墙体系构造

为了使地下连续墙与后浇内衬墙组成叠合墙结构体系，地下连续墙与结构间通过墙顶冠梁预留钢筋与后浇的底下一层底板连接;通过地下连续墙内预埋钢筋接驳器与后浇地下二层及以下结构板连接;通过连续墙表面凿毛及竖向间隔1 200预留剪力槽与后浇内衬墙形成整体性良好的叠合墙(见图6)。

图6 剪力槽构造图

4.3.2 叠合墙防水设计

为解决地下连续墙墙幅之间的接头处漏水问题采取了如下技术措施:

1)槽段间采用了构造简单，施工适应性强，止水性能较好的圆形锁口管柔性接头。

2)在地下连续墙与外侧接缝处设置两根高压旋喷桩，并在连续墙的内侧现浇一道钢筋混凝土内衬墙，与地墙一起构成叠合墙体，除了满足结构受力需要外两墙合二为一作为一道混凝土自防水体系。

3)地下连续墙在与顶板及底板接缝位置采取预留止水条、刚性止水片以及预埋注浆管并辅以膨胀止水胶等措施以解决结构接缝处的防水问题(见图7)。

5 结语

图7 地下连续墙与主体结构连接防水节点

综合交通枢纽基坑由于建筑单体较多，基坑深度和平面较复杂，对于核心区的基坑设计应选择经济合理且安全可靠的方案设计，当存在多级放坡时，应通过反复验算，综合对比，慎重选取地下水位和荷载，确保围护结构体安全。此外，在围护结构设计中应充分考虑与主体结构相结合，而采取地下连续墙叠合墙体系时应着重解决好构造设计。

［1］赵锡宏，李 蓓，杨国祥，等.大型超深基坑工程实践与理论［M］.北京:人民交通出版社，2005.

［2］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.

［3］刘建航，侯学渊.基坑工程手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，1997.

［4］郑 刚，焦 莹.深基坑工程设计理论及工程应用［M］.北京:中国建筑工业出版社，2010.

［5］朱合华.城市地下空间新技术应用工程示范精选［M］.北京:中国建筑工业出版社，2011.