广州某地铁车站深基坑支护设计及地下水处理措施

徐成

摘 要：通过广州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

1 工程概况

该工程位于黄埔东路（107国道）南岗村段，沿江高速以西。线路在该段的走向为西南-东北向，车站主体基本位于黄埔东路道路中线下。黄埔东路现状车行道宽24m，双向6车道。

车站为地下两层岛式车站，东、西两端均设盾构吊出井。车站有效站台长186m，宽11m。轨面埋深为15.178米，车站总长为637.7m，站后折返线长434.4m，车站标准段宽20.1m。

车站共设置了4个人行出入口，Ⅰ号出入口设于车站西端， 107国道南侧，靠近南岗新街市；Ⅱ号出入口为远期预留出入口，待规划路开通后按实际情况设置；III号出入口设于车站东端，107国道北侧，富域尚品居南侧停车场上；Ⅳ号出入口按照临时出入口设置于车站西端，107国道北侧，位于现状绿化带内；Ⅴ号出入口按照临时出入口设置于车站东端，107国道南侧，南岗公交站场外。车站共设置了2组风亭8个风口。1号风亭组风亭均为高风亭，设置在车站西端，107国道南侧。2号风亭组与紧急疏散口设于富域尚品居南侧空地上，风亭均为敞口矮风亭。

2 场地地质条件

2.1 工程地质概况

车站主体场地较为平坦，地面标高为7.70～10.50米。北端西北侧有一山丘，呈北高南低态势，边坡陡峭，坡角近90度。站址处于低丘、残丘与海陆交互相冲积平原过度地段，以广深公路为界，公路以北以残丘地貌为主，公路以南以冲洪积平原为主。从上至下土层依次为：<1>填土层（Q4ml）、<2-1A>淤泥（Q4mc）、<2-1B>淤泥质土（Q4ml）、<2-2>粉细砂（Q4ml）、<2-3>中粗砂（Q4ml）、<2-4>粉质粘土（Q4ml）、<5Z-1>花岗混合岩可塑状残积砂质粘性土（Qel）、<5Z-2>花岗混合岩硬塑状残积砂质粘性土（Qel）、<5N-1>可塑状残积粉质粘土（Qel）、<5N-2>可塑状残积粉质粘土（Qel）、<6Z>混合花岗岩全风化带（Pz1）、<6>红层全风化带（K）、<7Z>混合花岗岩强风化带（Pz1）、<7>红层强风化带（K）、<8Z>混合花岗岩中风化带（Pz1）、<8>红层中风化带（K）、<9Z>花岗混合岩微风化带（Pz1）、其主要物理力学指标见表1。

表1 地质物理力学表

2.2 水文地质条件

根据该工程沿线地下水赋存条件、含水介质及水力特征分析，地下水主要有两种基本类型，分别为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。松散岩类孔隙水主要赋存于海陆交互相砂层<2-2>、<2-3>中。砂层主要被淤泥、淤泥质土及粉质粘土层覆盖，地下水具微承压性。<2-3>砂层分布不边续，富水性中等，透水性中等。块状基岩裂隙水：主要含水层为基岩层的强风化带和中风化带中，岩性主要有混合花岗岩、含砾砂岩等，地下水的赋存条件与岩性、岩石风化程度、裂隙发育程度等有关。

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。

该工程为地下两层两跨结构，车站标准段基坑开挖深度约16.0m～18.6m，标准段基坑宽度20.1m。根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）的有关规定及广东省和广州地区建筑基坑支护的有关技术规范和规定，本站基坑安全等级属于一级；对应其变形控制标准：地面最大沉降量≤0.15%H；支护结构最大水平位移≤0.2%H，且≤30mm。

经计算分析，本站推荐方案主体围护结构采用800mm厚地下连续墙，接头采用工字钢。残积层砂质粘土层地段在连续墙内预埋钢管，进行注浆设置防渗墙。配线段部分岩面较高，地质情况较好，不设注浆防渗墙；基底在中风化层时连续墙嵌固深度为2.5m；在微风化层时连续墙嵌固深度为1.5m。

车站主体基坑竖向设置三道支撑。第一、二道采用钢筋砼米字支撑，标准间距9m；第三道支撑采用钢管支撑，标准间距3m；斜撑段全部采用混凝土撑。车站基坑标准段尺寸拟定见表2。

表2 标准段基坑围护结构尺寸参数表

4 基坑支护方案验算

4.1 荷载与组合

（1）水土压力：基坑底上部主动侧（迎土侧）按主动土压力进行计算，基坑底下部考虑两侧土压力相抵后形成矩形土压力荷载，并在被动侧（基坑侧）计入一组弹性支撑（即地层抗力）。施工阶段对于粘性土地层采用水土合算，对于砂性土地层应采用水土分算的办法，介于粘性土和砂性土之间的地层宜采用水土分算；使用阶段无论砂性土或粘性土，都应根据设计水位全水头和水土分算的原则确定。（2）地面超载：取20kPa。（3）结构计算及分析：结构计算按施工过程和使用期间分别计算，施工过程阶段按增量法原理进行内力计算。

4.2 计算模型

（1）围护结构设计内力和变形计算，可沿车站纵向取单位长度按弹性地基梁计算，坑内开挖面以下地层对墙体的约束采用一系列弹簧支座模拟。（2）计算时应考虑支撑点的位移，施工工况及支撑刚度等对结构的内力与变形的影响，按照“先变形，后支撑”的原则，最终控制设计的位移与内力值应为各工况计算结果的包络值。（3）计算采用的地层物理、力学参数见表2。

4.3 控制性断面计算结果及分析结论

以地质较差段作为控制断面，引用相应位置的地勘钻孔，使用理正深基坑5.3计算软件，对于本站基坑标准段围护结构进行计算，结果如下：典型断面计算包络图如图1。

图1 围护结构断面计算结果图

从图1可知，围护结构最大水平位移为11mm

5 地下水处理

基坑施工采取以管井降水为主，排水沟明排为辅的降、排水体系。根据工程地质及水文地质的具体情况，采取管井降水的降水方案。车站基坑降水井沿基坑纵向布置两排，间距约20m，在开挖期间应随开挖逐步降低地下水位，基坑外不降水，基坑内侧设降水井。

基坑施工期间应注意地表和基坑内的引排水，避免冲刷基坑围挡、浸泡基坑。基坑开挖过程中，应在基坑外的地表采取截流、导流等措施，基坑四周地表设截水沟，截排地表水，防止地表水进入基坑。基坑内分级设排水明沟及集水井。基坑内排水沟设于基坑内四周坡脚处，其边缘距离基坑围护结构内壁不小于0.5m，沟底宽度不小于0.3m，纵向坡度不小于0.5%，沟底应比基坑开挖底低约0.5m；在基坑的四角及基坑边每隔20m左右设一集水井，集水井井底应比排水沟底低约1.0m，集水井井壁用滤水管等透水材料，坑内集水用水泵排至地面市政雨、污水系统中；雨季施工必须加强排水措施，及时引排水，确保工程安全和设备的正常运用，做到大雨后能立即复工。

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].