钢连梁在地铁车站深基坑支护中的应用

付海平， 喇海槟

(中交隧道工程局盾构分公司， 北京100011)



钢连梁在地铁车站深基坑支护中的应用

付海平， 喇海槟

(中交隧道工程局盾构分公司， 北京100011)

【摘要】文章介绍了钢连梁在南宁地铁埌东客运站深基坑支护结构中的应用，并对临时支撑体系中钢筋混凝土结构和钢结构进行了比较，然后通过对工期和造价的分析比较，阐述了钢连梁在深基坑支护结构中应用推广的可行性和必要性。

【关键词】地铁车站；深基坑；支护结构；钢连梁

伴随着我国城市建设步伐的不断加快，城市地下空间基础设施建设发展迅猛，尤其是近几年来城市地铁交通体系高速发展。而大型地铁车站往往建设在人流量大，交通密集的地方。地铁车站施工势必会对当地居民交通和生活造成影响，如何合理压缩施工周期，将施工成本优化降低，是整个地铁工程建设行业面临的挑战与难题。

1工程概况

1.1埌东客运站工程概况

南宁地铁埌东客运站是南宁市轨道交通一号线一期工程第22个车站，为两层双岛四线车站，车站位于民族大道和枫林路的交叉路口西侧，民族大道为东部进入南宁市区的主要交通要道，车流量密集。站位南侧有埌东客运站、南宁市公交总公司琅东枢纽和景生大酒店；再南侧青林路和仙葫大道南有几个发展成熟的商住小区；站位北侧为山体；东北象限为在建的大型居住小区，东南象限为公共绿地。

埌东客运站主体结构外包总长301.200 m，标准段宽度45.000 m，呈东西走向，车站中心处顶板覆土3.405 m，底板埋深17.985 m。埌东客运站为地下两层双岛四线车站，局部三层。车站采用明挖法施工，主体基坑开挖拟采用1 000 mm直径钻孔灌注桩加内支撑的形式，桩的初拟深度为24.00～29.00 m，车站主体结构底板标高为84.50～86.20 m，车站埋深约15.8～24.3 m，顶板覆土为1.7～4.0 m；车站附属基坑拟采用φ800 mm的钻孔灌注桩加内支撑的形式。

由于民族大道交通疏解需要，埌东客运站主体基坑南侧采用半铺盖法开挖，铺盖板长303.2 m，宽20 m，厚0.3 m。整个体系由基坑支护体系和铺盖体系组成，其中基坑支护体系由围护桩、冠梁、横撑等部分组成，主要用于抵抗基坑周围的荷载。铺盖体系由铺盖板、铺板梁和钻孔灌注桩立桩组成，主要用于支撑路面荷载(图1)。铺盖考虑三个主车道、混合车道、一个人行道的通行，以及施工期间龙门吊的轨道行走。

图1　铺盖系统结构示意

1.2工程地质及水文地质条件

埌东客运站场地地层主要为填土层，残、坡积黏性土层和古近系岩层，场地内及附近无地表水，地下水主要为上层滞水和碎屑岩类孔隙裂隙水两种类型。具体岩土层特征如表1所示。

表1　各岩土层渗透系数经验值

2支护结构变更

支护结构原混凝土连梁设计与变更后钢连梁设计比较。

2.1变更背景

由某单位负责施工的埌东客运站主体基坑开挖工程，由于基坑土质较硬，开挖效率低，同时，埌东客运站地铁车站采用半铺盖法施工，而铺盖段设置的立柱桩混凝土连梁施工周期长、后期破除难度大，将进一步加剧工期压力，结合基坑开挖过程中良好的地质条件和设计验算，在保证基坑安全的前提下，将混凝土连梁变更为钢连梁。

2.2原支护结构混凝土连梁设计

原基坑支护设计为维护桩直径1 000 mm，基坑竖向设3道(局部4道)内支撑，第1道支撑采用钢筋混凝土支撑，2～4道支撑部分采用φ609 mm，t=16 mm钢管支撑，斜撑部分采用钢筋混凝土梁支撑，与之连接的连梁均为混凝土连梁，具体位置及施工大样如图2、图3所示。

图2　2～3道支撑平面布置

图3　混凝土连梁大样

2.3变更后钢连梁设计

变更后的基坑支护结构中立柱桩及格构柱上纵向混凝土连梁(东端2道，西端3道)，均改成钢连梁，具体大样如图4。

图4　钢连梁大样

3变更前后工期及经济比较

工期方面，埌东客运站主体基坑土方量较大(约260 000 m3)，主体基坑开挖纵向分11个施工段(因两端同时开挖，

取一半，计5.5段)，每施工段混凝土连梁施工，垫层(1 d)+钢筋绑扎(2 d)+封模板及浇注(1 d)+混凝土养护(4 d)=8 d，每结构段钢连梁安装需要3 d，预计每道纵向连梁施工工期节省5.5段×7 d-5.5段×3 d=27.5 d，主体基坑设置2道(西端100m范围3道)纵向连梁，如果混凝土连梁变更为钢连梁，总计节省工期约65 d。同时，由于混凝土连梁均设置在铺盖段，很大程度增加了后期混凝土连梁凿除的施工难度和凿除工期，影响后期结构施工工序衔接，制约了主体结构施工。

经济方面，通过计算的基坑设置2道(局部3道)混凝土连梁大约需要钢筋混凝土((256.8+300×2)×2+80.6+103×2)×0.6×0.7=840.084 m3，变更为钢连梁后大约需要I63a型工字钢(((256.8+300×2)×2+80.6+103×2))×2=4 000.4 m，因I63a型工字钢每1 m重121.4 kg，折算为重量大约为4 000.4×121.4/1 000≈485.6 t。参照南宁市行业行情及业主当时的合同文件，临时混凝土支撑按合同单价1 501.95元/m3折算，整个混凝土连梁造价约为840.084×1 501.95=1 261 764.16元。而按照钢连梁施工的话，临时型钢支撑单价为3 397.55 元/t，后期使用完的型钢按1 300 元/t回收，整个工程造价约为485.6×(3 397.55-1 300)=1 018 570.28元，大约可节省费用1 261 764.16-1 018 570.28=243 193.88元。

通过变更前后比较，不难看出，变更后的钢连梁施工，既保证了施工的整体进度，又取得了良好的经济效益，无论是从工期层面，还是从经济方面均能取得了良好效果。所以在保证深基坑施工安全的情况下，很有必要加强钢连梁在基坑支护结构中的应用。

4结束语

本文选取南宁地铁1号线埌东客运站具有代表性的工程为背景，结合周边所处交通环境，考虑开挖过程的特殊性(半铺盖法)，通过具体的工程实例应用得出以下结论：

(1)基坑施工处在交通量大、人流集中地段，要尽可能做到减少开挖周期，将对当地居民的生活影响降到最低；

(2)在保证基坑安全的前提下，临时支撑体系中，将钢筋混凝土支撑改为钢结构支撑更能减少施工时间且造价经济；

(3)应加强钢结构在深基坑支护结构中的应用与推广。

参考文献

[1]广州地铁设计研究院集团有限公司. 南宁市轨道交通1号线埌东客运站车站主体围护结构图设计[R]. 2012.

[2]GB 50755-2012 钢结构施工规范[S].

[3]黄振森.新形势下钢结构支撑在深基坑支护中的应用探讨[J].建材发展导向，2011,9(8).

[作者简介]付海平(1986～)，男，本科，工程师，主要从事地铁车站施工与技术管理工作。

【中图分类号】TU94+2

【文献标志码】B

[定稿日期]2015-12-11