武汉某地铁车站深基坑支护设计及地下水处理措施

徐成

摘 要：通过武汉市某地铁车站基坑支护及降水设计实例，详细介绍了该工程基坑支护及降水设计要点，为今后类似工程地质条件下深基坑设计提供了重要的参考和借鉴。

关键词：地铁车站深基坑；基坑支护；地下水处理

武汉市是我国中部重要的城市，发展速度在近几年的时间较快。常规地面交通为城市公共交通的主要方式，造成公交服务水平较低，无法对应武汉市的城市地位和功能。因此，大力发展地铁交通是城市发展的必要选择。

1 工程概况

该工程位于武昌区中山路与民主路交汇处附近，站址区域主要规划为商业用地及居住用地。本车站呈南北向分布于现状中山路上（中山路规划道路红线宽60m，已经实现规划。），起于粮道街，止于民主路。车站南北两端为过街天桥，施工中需临时拆除。车站西侧为宜家装饰材料城建筑物（3层混凝土结构，施工需拆除），湖北电建一公司办公楼（8层框架，桩基础），围护结构底主要位于（16a）中风化灰岩层以及（17b）中风化灰岩层中。

该工程为地下二层岛式车站，其中地下一层为站厅层，地下二层为站台层，为标准站。车站主体中轴处总长241.70m，总宽21.30m（标准段）。

2 场地地质条件

2.1 工程地质概况

该工程地貌单元属剥蚀性堆积垄岗区（长江冲洪积三级阶地），现状主要为现状友谊大道，局部为待拆的建筑。场地环境较复杂，场地地形较平坦，地面高程在23.11～24.35m间。

其主要物理力学指标见表1。

2.2 水文地质条件

根据含水介质和地下水的赋存状况，可将场区内地下水划分为上层滞水、岩溶裂隙水两种类型。上层滞水主要赋存于（1）层杂填土中，接受大气降水及地表散水、地表水体的渗透补给，水量有限，水位不稳定。车站施工期间，上层滞水是基坑内积水的主要水源，必须予以处理。勘察期间测得场地上层滞水静止水位在地面下0.50～2.50m间，相当于绝对标高20.83～22.90m。岩溶裂隙水主要赋存于三叠系及二叠系灰岩中。

3 基坑支护方案选择

支护结构设计应根据基坑环境条件及其保护要求、岩土工程条件、基坑开挖深度以及基坑平面形状和面积大小、场地施工条件以及选用的施工工艺和设备情况，通过多方案比选，制定安全可靠、技术可行、施工方便、经济合理的支护结构方案，确保工程的顺利进行。

根据《湖北省地方标准基坑工程技术规范》DB42/159-2012要求，本基坑保护等级定为一级。因此必须实施有效的基坑支护措施，以确保车站基坑和施工期间周边环境的安全。

本站基坑深度约17.64m，地处长江三级阶地，地下水一般不发育，对车站基坑影响较小。综合以上比较，考虑到防水和施工简便等要求，结合简单计算及工程类比情况，车站围护采用φ1200@1500钻孔灌注桩+支撑。

标准段内支撑：采用一道钢筋混凝土支撑+两道钢支撑，钢筋混凝土支撑间距9.0m；钢支撑均采用φ609，t=16钢管撑，支撑间距一般为3.0m。

车站起始端盾构端围护结构内支撑：采用一道钢筋混凝土支撑+三道钢支撑及一道换撑，钢筋混凝土支撑间距9.0m；钢支撑均采用φ609，t=16钢管撑，支撑间距一般为3.0m。

4 基坑支护方案验算

4.1 计算原则

围护构件根据承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求，分别进行承载能力的计算和稳定、变形验算，不进行裂缝验算。土压力标准值采用朗肯理论公式分层计算。地下水位以上采用总应力法计算主、被动土压力；地下水位以下土层的土、水压力，对黏性土和粉土采用总应力法，对粉、细砂采用有效应力法。地面超载均按20KPa进行计算。

4.2 计算分析

本车站采用湖北省通用的天汉软件进行计算，根据车站结构形式、基坑深度和地质条件的不同，将车站分为三个计算断面，现仅介绍车站中间段标准断面计算结果。（见图1）

计算结果分析：

（1）根据计算分析，施工阶段灌注桩弯矩设计值为2487N·m，最大水平位移为15mm，其值满足本线技术要求所规定的水平位移允许值（0.5%H且不大于40mm）。

混凝土支撑轴力按纵向间距9m，支撑轴力设计值分别为900KN。

钢支撑轴力按纵向间距按照3m布置，在标准段，根据计算，支撑轴力设计值分别为2682KN、2412KN，采用φ=609，t=16钢支撑，满足要求。

（2）入土深度的确定。围护桩入土深度的确定应进行墙体抗渗流、基底土体的抗隆起和整体稳定性验算，并考虑环境条件及对周围建（构）筑物、地下管线的保护要求，结合武汉地区的设计施工经验确定。灌注桩的入土深度是在考虑了坑底抗隆起、抗倾覆及整体稳定性后确定的，入土深度取6.8米。端头井处局部加深，入土深度为7.3m。

5 地下水处理

赋存于场地上部（1-1）层杂填土及（1-2）层素填土中的上层滞水，是基坑内积水的主要来源。为确保基坑侧壁土体稳定、坑内无水作业，建议采用外排内防的方式控制地下水，基坑侧壁采用喷射混凝土作防渗帷幕，并于钻孔灌注桩桩间施工旋喷桩，阻隔地下水向坑内渗积，硬化坡顶并设置排水沟拦截外部来水。对于可能进入基坑内的积水可采用基坑内明沟导流，集中予以排放。基坑开挖应尽量避开雨季或丰水季节，同时应做好基坑内的排水工作，保证基坑在开挖期间能获得干燥的作业空间。

6 结束语

结合某深基坑工程.详细了解和分析现场的环境及地质情况，根据以往的工程实践经验，从经济合理结构安全的角度，提出适合本工程特点的支护结构方案，并对该基坑支护结构设计及降水方案进行详细的分析研究。深基坑越来越广泛的运用于城市建设中，而城市建设周边环境较复杂，本设计可为类似工程地质条件的深基坑设计提供适当的参考。

参考文献

[1]JGJ120-2012.建筑基坑支护技术规程[S].

[2]DB42/159-2012.基坑工程技术规程[S].

[3]JBJ/T111-98.建筑与市政降水工程技术规范[S].

[4]JGJ94-2008.建筑桩基技术规范[S].

[5]刘国彬，王卫东.基坑工程手册[S].