明挖车站主体围护结构设计方案合理性分析

2020-12-29巫峰

四川建材 2020年12期

巫峰

(中交(广州)铁道设计研究院有限公司，广东广州 510000)

1 工程概况

新生圩站是南京地铁6号线工程第17座车站，位于仙新路与规划恒竞路十字路口的西侧，车站的布置方向为沿规划恒竞路东西向布置，车站大里程端与远期规划8号线换乘。车站采用明挖顺作法施工。

车站设计为地下2层三跨岛式站台车站，车站主体的结构型式钢筋混凝土型框架结构主，其中有效站台长120 m、站台宽度为13 m。车站两端均为盾构区间，根据全线工筹安排，车站小里程端上下线均为盾构接收，大里程端上下线均为盾构始发。车站主体基坑长236.39 m，标准段宽21.7 m、深19.20～21.60 m，小里程端盾构井宽27.7 m、深23.30～23.40 m，大里程端盾构井宽27.5 m、深21.23～21.92 m，车站顶板覆土厚度约2.00～5.48 m。

车站目前周边空旷，无特别环境风险源。车站站位控制性因素为大里程端东侧仙新路及恒竞路及沿仙新路呈南北走向的规划高架桥。仙新路和恒竞路当前路状分别如下：前者现状路宽为53 m，双向六车道，车流量较少；后者现状路宽为40 m，双向四车道。车站主体结构的布置情况如下：结构边界与仙新路规划高架桥桩基距离为12.2 m，与高架桥桥面的距离为7.7 m。高架桥桩基直径1.2 m，桩长8.77 m。沿仙新路东侧含架空的20条工业燃气、燃油及航煤管等的金陵石化管廊，距离车站主体基坑最近约60.6 m。

2 围护结构设计分析

2.1 总体设计方案

2.2 围护结构形式

选用钻孔灌注桩、桩间旋喷止水桩、内支撑形式来开展车站主体基坑的作业。车站标准段选择用Φ1 000 mm@1 400 mm钻孔灌注桩+Φ800 mm@1 400 mm双管旋喷止水桩，冠梁为1 000 mm×1 000 mm；水平间距为9 m、800 mm×900 mm的混凝土支撑作为第一道支撑，第二道支撑为水平间距4 m、Φ609 mm、t=16 mm的钢管支撑，双拼45c钢围檩；车站小里程盾构扩大段选择用Φ1 000 mm@1 200 mm钻孔灌注桩+Φ800 mm@1200 mm双管旋喷止水桩；其中水平间距为5 m、800 mm×900 mm混凝土斜撑作为第一道支撑，第二～四道为水平间距约3 m、Φ609 mm、t=16 mm的钢管支撑；车站大里程盾构扩大段与远期规划8号线换乘，由于出现局部不规则现象，因此围护结构选用Φ1 000 mm@1 200 mm钻孔灌注桩+Φ800 mm@1 200 mm双管旋喷止水桩，混凝土腰梁为1 000 mm×1 200 mm，水平间距4～6.27 m、800 mm×900 mm混凝土支撑作为第一道支撑，第二道为水平间距约4～6.27 m、800 mm×1 000 mm混凝土支撑，第三道为水平间距约3 m、Φ609 mm、t=16 mm的钢支撑；钢筋混凝土连系梁尺寸为400 mm×600 mm，钢系杆采用双拼40a型槽钢；基底采用150 mm厚C20混凝土垫层及50 mm厚细石混凝土防水保护层。

本站主体基底以下为中风化泥质砂岩，支护结构的嵌入深度参考南京地铁已运营线路建设经验，严格按照基坑规范来实施作业，保证嵌固深度>0.2H(H为基坑深度)，结合实际计算新生圩车站的支护结构嵌入深度，计算结果为4.5～5 m，插入比约1∶0.2。保证止水旋喷桩进入粉质黏土层或强风化泥质砂岩>1 m，提高止水效率。

根据新生圩车站实际情况发现，车站主体明挖段难以达到抗浮要求，要采取必要的抗浮措施，具体是在车站顶板设置600 mm×600 mm压顶梁或者在车站底板设置Φ1000 mm、长11 m抗拔桩，因为本站已经设置了临时立柱桩，可以直接选择临时立柱桩作为抗拔桩。

3 围护结构设计方案的合理性分析

3.1 车站深基坑涉及地层分析

新生圩站基坑深度较大，开挖涉及的土层和岩层类型较丰富且厚度不均，普遍不具备良好的工程性质，经开挖后易发生边坡塌滑现象。具体而言，②1层粉质黏土的工程性质较好，但开挖扰动性较大、自稳性一般；开挖深度范围内还存在另一地层粉质黏土，其工程性质更为良好，可维持稳定的状态。

各类岩层的性质具有差异性，其中强风化泥质砂岩呈现出较为明显的破碎状，遇水易发生软化现象，开挖期间暴露于外界的时间较长，存在较大的塌滑概率。虽然中风化泥质砂岩强度高，但还是会出现局部破碎的问题。结合勘察报告和现场的地质资料分析发现岩层倾角为38°、方位角为5°。伴随开挖作业的持续推进，岩层与基坑南侧临空面将发生作用，其结果是形成不利组合。对此，开挖过程中应做好监测工作，及时掌握基岩的实际情况并采取相适应的处理措施，保证基坑开挖施工的安全性[1-2]。

基坑开挖土层具体为①2素填土、②1层粉质黏土、②1层粉土粉质黏土，其中①2层素填土土质不均，普遍分布，局部厚度大、工程性质差，开挖后易出现边坡塌滑；②1层粉质黏土，可塑性较高、自稳性不高；另一地层粉质黏土，硬塑，工程性质好、自稳性较好，不易出现坍塌和变形问题。

基坑开挖岩层是强～中风化泥质砂岩，具体包括强风化泥质砂岩和中风化泥质砂岩。其中强风化泥质砂岩形态为碎块状，部分呈现短柱状，强度较高，但遇水易软化，基坑开挖暴露时间较长时局部易塌滑；中风化泥质砂岩，强度高，局部破碎处容易出现掉块现象。在进行基坑开挖施工时，西侧岩层大面积暴露，岩层与基坑南侧临空面会相互影响，形成不利组合。开挖施工过程中应加强对基岩开挖面的监视，及时跟踪出露基岩的产状和构造特征，避免其对基坑安全产生不利影响[3]。