武汉轨道交通3号线香港路站主基坑地下连续墙优化设计研究

蒋松柏

（中铁十一局集团第四工程有限公司 湖北武汉 430000）

1 工程概况

武汉市轨道交通3号线从武汉沌口经济开发区至汉口三金潭，全长约30.1km，全部为地下线，共设车站23座，香港路站为第16站。是3号线与6号线、7号线换乘的三线换乘站。也是武汉市目前唯一在建三线换乘车站。车站位于建设大道与香港路交汇路口，其中3、7号线沿建设大道布设，为地下三层叠错式站台车站。车站总建筑面积3.63万m2，外包总长为290.0m，有效站台中心里程处宽25.13m。基坑最深处达31.5m平均开挖深度28.5m，采用地下连续墙+内支撑的围护结构形式。地下连续墙墙厚1200mm。支撑共设6道，全部为混凝土支撑。6号线车站沿香港路方向布置，为地下一层侧式站台车站。车站总建筑面积1.72万m2，外包总长222.0m，有效站台中心里程处宽50.3m。基坑开挖最深处约15.69m，平均开挖深度14.19m。采用地下连续墙+内支撑的围护结构形式。地下连续墙墙厚800mm，支撑共设3道，全部为混凝土支撑。车站共设5个风亭、8个出入口。三线车站总建筑面积5.35万m2。

根据野外钻孔岩性描述，原位测试结果及室内土工试验成果可将拟建工程场地勘探深度范围内地层划分为五大层十八个亚层，地层编号原则上按武汉市地铁工程统一层号编排，各岩土层地层岩性按工程地质分为：①人工填土和淤泥层；②第四系全新统冲积（Q4al）层；③下伏基岩。

2 优化原因

香港路站是武汉目前唯一在建的三线换乘车站，车站工期紧、场地狭窄，场地内地质条件复杂。原设计地下连续墙方案中，地下连续墙需进入中风化砂砾岩不小于1m。受现场场地限制。成槽设备不能选用双轮铣，只能选用冲击钻引孔配合液压抓斗成槽机成槽。施工过程中将会面临以下问题：

（1）槽壁安全不易保证：地下连续墙成槽范围内，从上至下依次为：杂填土、粉质粘土、淤泥质粘土、粉质粘土夹粉土、粉砂、粉土、粉质粘土互层、粉细沙、细砂、强风化砂泥岩、中风化砂泥岩，除下部岩层外，上部砂土层稳定性差，下部岩层成槽时间长，在下部岩层成槽过程中，上部软弱层长时间暴露容易造成槽壁坍塌。容易引起周边建筑物沉降开裂及管线沉降破坏等安全事故。

（2）施工工期长，每幅地下连续墙在不同土层的施工时间分别为：上部土层及砂层施工时间9h+强风化岩层3d+中风化岩层1h。每幅槽段成槽时间接近5d，施工周期长，无法满足车站整个工期节点要求。

（3）施工成本高，为了保证成槽机能连续抓槽，现场需要配置16台冲击钻才能满足要求，对现场施工场地及施工用电带来很大压力。

因此，地下连续墙设计优化对下一步施工有极其重要的意义。

3 优化方案

为保证地下连续墙施工质量，提高地下连续墙施工进度，采取以下优化方案：

（1）根据对原基岩渗透数值分析，针对地连墙不同的插入深度基坑降水评估，在地下连续墙墙底采用钻孔注浆，形成止水帷幕至中风化砂砾岩1.0m的前提下。减短地下连续墙长度，不再进入中分化砂砾岩，仅进入强风化砂砾岩5m。加快了地下连续墙成槽速度，降低了软弱土层内槽壁的暴露时间，在节约投资、加快进度的同时，也保证了周边建构筑物的安全。

（2）支撑设计方面，原来基坑为8道支撑（4道钢支撑+4道混凝土支撑），除第一道混凝土支撑外，支撑竖向与水平间距均为4m，土方开挖过程中只能使用PC100以下挖掘机进行施工。该类型小挖机在淤泥质土层中行走困难，不能像PC220挖掘机那样可以自己垫钢板进行挖土作业。同时，小型挖掘机功效低，即使按照现场场地布置极限，小型挖掘机的数量也无法满足土方开挖施工进度要求。优化后的支撑为6道混凝土支撑，支撑竖向间距由原来的4m加大至5m，支撑平面距离由原来的4m扩大至8m。在减少了支撑道数节约工程投资成本的同时加大了施工进度，在缩短了施工工期的同时也节约了施工成本。

4 支护设计

地下连续墙墙身采用C35P8水下混凝土，厚度为1200mm，根据地勘报告，强风化砂砾岩层（15-1）上层面埋深42.15～45.18m，地下连续墙地面必须进入此层5m以上达到止水要求，取墙体设计计算深度约为47.15～50.18m，根据场地地层变化。每幅墙体长度约为4～6m，共120幅槽段。

基坑共设六道混凝土支撑+1道换撑，第一、二支撑混凝土等级为C30，第三～六道支撑混凝土等级为C40。从上至下间距依次为：5.1m、4m、5m、5m、5m。混凝土支撑置于钢格柱上，钢格柱下部进入混凝土格构柱4m。格构桩桩底进入中风化岩层不小于1m。

5 优化前后设计值对比分析

将原设计方案与优化后所计算出的土压力、支撑轴力、弯矩以及墙顶位移的最大值进行对比，比对结果如图1～4所示。

图1 土压力最大值对比结果

图2 支撑轴力最大值对比结果

图3 弯矩最大值对比结果

图4 墙顶位移对比结果

从图1～4可以看出，优化前后所计算出的最大土压力、最大支撑轴力、最大弯矩以及最大墙顶位移结果基本吻合，说明优化设计合理可行。

6 结束语

综上所述，武汉市轨道交通3号线香港路站基坑最大开挖深度32m。基坑所在地层为典型的长江一级阶地，地质条件差，主基坑范围内还有一层软塑状、局部呈流塑状的淤泥质粘土层。基坑围护结构施工难度大、基坑降水、主基坑开挖安全风险高。经过对现场地质情况的反复调查与分析，结合现场施工场地要求及工作效率，采用将地下连续墙减短，墙底仅进入强风化砂砾岩5m并将支撑数量减少至6道，支撑材料全部为钢筋混凝土的围护结构方案。优化设计结果符合规范要求。在后期土方开挖施工过程中可以使用较为大型的挖掘设备，提高了施工速度，并大大降低了施工成本。

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[3]肖武权，冷伍明，律文田.深基坑支护结构内力与变形研究.岩土力学，2004，25（8）：1271～1274.