地下综合交通枢纽基坑设计实例研究

马登堂

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京102627）

1 引言

随着我国高铁建设的蓬勃发展，站前交通枢纽作为城市与高铁换乘的纽带日益重要。为满足使用要求，枢纽深度越做越深，且经常伴随地铁车站的同步建设，因此，枢纽基坑工程趋向于深、大、复杂等特征，设计和施工难度越来越大。

本文以江苏武进交通枢纽基坑设计方案为例，阐述枢纽基坑支护的方案比选过程，为类似工程设计提供参考。

2 工程案例

2.1 工程概况

江苏武进综合交通枢纽工程是以武进站为中心的综合客运枢纽，基坑设计包括约12m 的地下车库部分和26m 的地铁6号线部分。基坑东侧为现状地铁1 号线沿江城际站，与车站主体结构距离约24m；基坑南侧为武进站站房；基坑北侧为龙跃路，宽约8m，拟随枢纽工程建设拓宽改造；基坑西侧现状为厂房，后期规划为站西路，如图1 所示。

2.2 工程地质概况

图1 建设场地平面图

根据勘察结果，各土层分布较稳定，地层层序较完整，各土层工程特性如表1 所示。

根据场坪标高，地下停车场基底位于④2粉土夹粉质黏土层，拟建地铁基底位于⑦2 粉质黏土层。

2.3 地下水特征

本场地范围内地下水按其埋藏条件主要为上层滞水和浅层承压水。

1）上层滞水：主要分布于①填土层中，水位为自然地面以下0.50～1.20m，水量变化大，主要补给源为大气降水，水位随季节变化明显，年变化幅度约为0.50m。

2）承压水：本场地承压水分为第Ⅰ层承压水和第Ⅱ层承压水。第Ⅰ层承压水主要埋藏于④2、⑤1、⑧2、⑧21 层中，主要补给源为滆湖水的侧向、越流补给，水量丰富。Ⅰ1 层承压水测压水位约为地面下2.10～2.90m，Ⅰ2 层承压水测压水位约为地面下8.50～9.30m。

表1 地基土工程特征分析表

3 基坑设计选型及方案比选

基坑支护的选用要综合考虑场地地质条件、地下水、周边环境及工程造价等因素[1]，本工程属于超大超深基坑，周边环境复杂，基坑支护方案选取的合理性尤为关键。

根据本工程基坑特点，分成3 部分考虑：（1）12m 深地下停车库基坑支护；（2）26m 深地铁基坑支护；（3）以上二者交接部位。

3.1 地下停车库基坑支护

地下停车库基坑支护方案可采用桩+内支撑、双排桩、桩锚及中心岛留土后做方案，均可满足基坑本身的稳定性要求，但各有优缺点。

针对本工程，因桩锚方案中锚索施工需穿越建筑用地红线，可能造成周边产权地块的纠纷，因此首先排除；桩+内支撑与双排桩方案均可保证基坑安全及稳定性，但双排桩方案经济性较差，桩+内支撑受地铁站支撑体系限制，地下车库基坑需等地铁站施工同步拆撑，不仅会造成大基坑的暴露时间较长，风险不可控，且整体工期较长。综合考虑以上各因素后，地下车库基坑支护采用“中心岛式+逆作法”方案：角部重点部位采用地下连续墙+对角支撑，基坑北侧及西侧区域采用地下连续墙+留土后做，如图2 所示。

图2 中心岛式+逆作法方案平面图

3.2 地铁基坑支护

地铁基坑呈长条形，基坑支护方式较单一，即地下连续墙+钢筋混凝土支撑+钢管支撑。本工程地铁基坑约26m，采用1 000mm 地下连续墙+三道钢筋混凝土支撑+三道钢管支撑。

3.3 两基坑交接部位

本工程工期紧张，地下车库和地铁基坑虽深度不同，实质上是同一个基坑的“坑中坑”问题。如何同期施工，如何节省工期，2 部分基坑交接部位的处理方式尤为关键。

常规做法为2 部分基坑协同考虑，地下车库内支撑与地铁基坑上部2 道支撑设置于同一标高，共同受力。这种方式能够很好地保证基坑的安全和对周边环境的影响，且可以节省交界处约12m 高的地下连续墙，缺点是浅基坑受深基坑制约较严重，基坑暴露时间过长且对工期极为不利。综合比选后，采用留土后做方式，将2 个基坑独立，同步施工，互不影响，可大幅度缩短工期，如图3 所示。

图3 2 部分基坑分别实施示意图

此方案的难点在于缓冲区留土的加固措施，如何保证缓冲区土体强度以平衡土压力是关系到地铁独立性施工的关键，且施工难度较支撑方案大，对施工单位的水平要求较高。

4 基坑设计计算结果

根据基坑支护选型，分区段对基坑进行计算，计算结果如表2、表3 所示，均满足规范要求[2～4]。

表2 地下车库基坑计算位移及安全系数

表3 地铁基坑算位移及安全系数

5 结论

通过本文的分析，得到以下结论：

1）随着基坑设计和施工越来越复杂，单一支护很难满足要求[5]。一个项目中根据不同的开挖深度、周边环境条件运用多种支护形式相结合是可行的。

2）交通枢纽往往位于城市近郊和市区内，周边环境复杂，对基坑变形要求较高。选择适宜的基坑支护方案的同时，基坑开挖顺序及施工组织设计也尤为关键。

3）从节省整体工期的角度出发，本工程采取设置缓冲区的分区作业方法，便于地下车库和地铁基坑的同步实施，是一个解决工期的有效方案，可作为类似工程的参考。