天津地铁1号线东延伸线支护体系的技术经济比较

吕娇娇

摘 要：天津地铁1号线东延伸线洪泥河桥站为地下两层框架结构，主体结构基坑宽20.7m，基坑深约16m。该场地站址及周边为农田和鱼塘，上部地层工程地质条件较差，存在淤泥质土等软弱地层。车站基坑施工可采取两种支护结构形式，第一种为地下连续墙支护结构形式，第二种为钻孔灌注桩+高压旋喷桩止水帷幕的支护结构形式。该文对这两种基坑支护形式从技术、经济两方面进行了分析比较。分析结果表明，该场地条件下地下连续墙的支护形式从技术、经济两方面均优于钻孔灌注桩+高压旋喷桩止水帷幕的支护结构形式，因此该车站基坑最终采用地下连续墙的支护结构方案。

关键词：支护结构 地下连续墙 钻孔灌注桩 技术经济比较

中图分类号：U23 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（a）-0051-02

Abstract：Research purposes：Tianjin Metro Line 1 East extension line Hongni River Bridge station for underground two layer frame structure， the main structure of deep foundation pit is 20.7 meters wide， about 16 meters. The site location and the surrounding farmland and fish ponds， geological conditions of formation of upper poor engineering， there is mud soft stratum. Station foundation pit construction can adopt two kinds of supporting structure form， the first underground continuous wall supporting structure form， second for Bored Pile with high pressure jet grouting pile water stop curtain wall supporting structure. Both of the two kinds of bracing structure of foundation pit from two aspects of technology and economy were analyzed and compared. The analysis results show that， the site condition of underground continuous wall supporting form from two aspects of technology and economy are better than that of bored pile with high pressure jet grouting pile water stop curtain wall supporting structure form， so the station foundation pit with underground continuous wall supporting structure scheme.

Keywords： Supporting structure Underground continuous wall Bored pile The technical and economic comparison

近年来随着天津地区经济和城市建设的迅速发展，地下工程越来越多，大量深基坑工程的出现，促进了设计计算理论的提高和施工工艺的发展。基坑工程正确、科学的设计施工，能带来巨大的经济效益和社会效益，对加快施工进度、保护环境发挥重要的作用。其中支护体系的选择作为一项重要内容，在每个基坑工程设计中值得进行深入研究比选。

天津地铁1号线东延伸线工程是对既有天津地铁1号线的改扩建工程，线路从财经学院站站后既有线接轨，在双林站前入地沿景盛路地下敷设。下穿外环线和天津大道后，经过李楼后线路转向东，沿规划海沽道敷设，经过洪泥河地块、奥体中心地块、国际会展中心地块等规划区域。规划海沽道尚未实现，现状主要以农村、田地、鱼塘为主。全线共设车站10座，均为地下站。

该文以1号线东延伸线中洪泥河桥站为研究对象，对本线地下两层车站的支护结构形式进行比选分析，以便应用于全线工程。

1 洪泥河桥站支护结构技术比较

1.1 车站结构概况

车站长226.5m，线间距14.8m，站台宽12.0m，为地下双层岛式站台车站，车站底板小里程至大里程为0.2%下坡。结构尺寸：标准段结构宽20.7m，高13.51m，盾构井段宽24.7m，高15.21m。基坑深度：标准段15.56m，盾构井17.26m。现状覆土厚度约2m，规划路面标高3.220m。

1.2 工程地质水文情况

基坑范围内主要为①2层素填土、③5层淤泥质粘土、⑥2层粉质粘土、⑥6层淤泥质粉质粘土、⑦2层粉质粘土、⑧2层粉质粘土、⑧3粉土。基坑底以下土层主要有⑨2层粉质粘土、⑩1层粘土、⑩2层粉质粘土等。场地类型为软弱～中软土。场地内的淤泥质土其压缩高，具灵敏度高、低强度等特点，极易发生蠕动和扰动，工程性质很差。

水文地质条件复杂，场地内分布有潜水、微承压水。潜水水位较浅，一般为0.2～2.3m（高程0.65～2.05m）。主要补给来源为大气降水，排泄以蒸发为主，水位受季节影响较大，水位多年变化平均值约0.8m。

第Ⅱ陆相层及其以下粉土、砂层中地下水具有承压性，为微承压水，主要接受上层潜水的渗透补给，以地下径流方式排泄，同时以渗透方式补给深层地下水。该层地下水水位受季节影响较小，其稳定水位略低于潜水位。

根据分层观测水位成果，第一微承压含水层稳定水位埋深为1.12～3.45m；第二微承压含水层稳定水位埋深为4.39～7.64m。

1.3 支护结构计算分析比较

计算原则：围护结构基坑侧壁安全等级为二级，基坑变形控制保护等级为二级。粘性土按照水土合算计算，采用直剪快剪强度指标；砂性土按照水土分算计算，采用直剪固结快剪强度指标。

方案一：800mm厚地下连续墙+内支撑（首道混凝土支撑+2道钢管撑），第一道混凝土支撑800×1100，钢管支撑Φ800，壁厚16mm。

围护结构最大位移：15.3mm<46mm；抗倾覆安全系数：1.46>1.2；整体稳定性安全系数：1.53>1.3；坑底抗隆起安全系数：1.94>1.4；墙底抗隆起安全系数：3.47>2.0；地面最大沉降量21.8mm<31mm。围护结构安全系数均满足规范要求，标准段地连墙和钢支撑内力检算结果见如表1。

方案二：直径φ1000mm，间距1200mm钻孔灌注桩+内支撑（首道混凝土支撑+2道钢管撑），第一道混凝土支撑800×1100，钢管支撑Φ800，壁厚16mm。

围护结构最大位移：17.5mm<46mm；抗倾覆安全系数：1.46>1.2；整体稳定性安全系数：1.53>1.3；坑底抗隆起安全系数：1.66>1.4；墙底抗隆起安全系数：3.47>2.0；地面最大沉降量25.4mm<31mm。

围护结构安全系数均满足规范要求。标准段灌注桩和钢支撑内力检算结果见表2。

计算结果表明，采用相同的支撑布置情况下，采用800mm厚地连墙和Φ1000@1200钻孔桩+止水帷幕在整体稳定性、抗倾覆稳定、围护结构变形等方面均可满足设计要求。

1.4 支护结构施工方案比较

1.4.1 地下连续墙支护方案

地下连续墙支护方案的优点有以下几方面。

（1）施工具有噪声低、低震动等优点，工程施工对环境影响小。

（2）连续墙刚度大、整体性好，基坑开挖过程中安全性高，支护结构变形较小。

（3）强身具有良好的抗渗能力，止水效果好，坑内降水时对坑外的影响较小。

（4）地连墙耐久性优于钻孔灌注桩，可作为永久结构的一部分，参与主体结构受力。

（5）该站由于抗浮水位高，抗浮安全系数不满足要求，采用地连墙后施工期间作为围护结构，使用阶段还可作为主体结构一部分参与抗浮。

地下连续墙支护方案的缺点如下。

由于该场地基坑范围内存在较厚的淤泥质土，地连墙成槽过程中容易出现塌槽。

可采取的措施：可以采取对地连墙两侧土体进行加固的方式解决。具体为采用φ600mm@400mm水泥土搅拌桩对地连墙两侧进行土体加固，加固桩与地连墙密贴，加固深度为从导墙结构底板下表面至淤泥质土层以下500mm。或者采用加深导墙的方法也可以解决。

1.4.2 钻孔灌注桩支护方案

钻孔灌注桩支护方案的优点有以下几方面。

（1）施工工艺简单，平面布置灵活。

（2）刚度较大，支护效果较好。

钻孔灌注桩支护方案的缺点有以下几方面。

（1）钻孔灌注桩的抗渗性和整体性较差。

（2）桩身耐久性不如地下连续墙围护结构。一般情况下，不考虑作为永久结构的一部分。

（3）桩位偏差和桩身垂直度偏差，桩孔成孔的质量，钢筋笼加工质量和下放位置、混凝土的强度等级，止水帷幕的施工质量，支撑和围檩的施工质量和形成时间等，皆影响这种支护体系的强度、稳定、变形和抗渗能力。

2 投资估算比较

以1号线东延工程洪泥河桥站为例进行了地下连续墙和钻孔灌注桩两种支护方案的经济比较，地下连续墙方案围护结构的投资估算为5 225.0万元，钻孔灌注桩方案围护结构的投资估算为5 884.6万元。地下连续墙围护形式比钻孔灌注桩围护形式投资估算减少659.6万元。

3 结语

通过以上对地下连续墙和钻孔灌注桩两种支护形式的技术和经济的比较，地下连续墙整体性、抗渗止水能力及耐久性均优于钻孔灌注桩，对于地连墙在淤泥质土层成槽困难的问题，可通道搅拌桩加固或加深导墙高度来解决，初步测算，加固增加的费用为260.75万元。因此，对于1号线东延工程地下两层车站的支护结构推荐采用地下连续墙+内支撑的围护形式。

参考文献

[1] 赵志缙，应惠清.简明深基坑工程设计施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.

[2].龚晓南，高有潮.深基坑设计施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.

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