鋼連梁在地鐵車站深基坑支護中的應用

付海平， 喇海檳

(中交隧道工程局盾構分公司， 北京100011)

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鋼連梁在地鐵車站深基坑支護中的應用

付海平， 喇海檳

(中交隧道工程局盾構分公司， 北京100011)

【摘要】文章介紹了鋼連梁在南寧地鐵埌東客運站深基坑支護結構中的應用，并對臨時支撐體系中鋼筋混凝土結構和鋼結構進行了比較，然后通過對工期和造價的分析比較，闡述了鋼連梁在深基坑支護結構中應用推廣的可行性和必要性。

【關鍵詞】地鐵車站；深基坑；支護結構；鋼連梁

伴隨著我國城市建設步伐的不斷加快，城市地下空間基礎設施建設發展迅猛，尤其是近幾年來城市地鐵交通體系高速發展。而大型地鐵車站往往建設在人流量大，交通密集的地方。地鐵車站施工勢必會對當地居民交通和生活造成影響，如何合理壓縮施工周期，將施工成本優化降低，是整個地鐵工程建設行業面臨的挑戰與難題。

1工程概況

1.1埌東客運站工程概況

南寧地鐵埌東客運站是南寧市軌道交通一號線一期工程第22個車站，為兩層雙島四線車站，車站位于民族大道和楓林路的交叉路口西側，民族大道為東部進入南寧市區的主要交通要道，車流量密集。站位南側有埌東客運站、南寧市公交總公司瑯東樞紐和景生大酒店；再南側青林路和仙葫大道南有幾個發展成熟的商住小區；站位北側為山體；東北象限為在建的大型居住小區，東南象限為公共綠地。

埌東客運站主體結構外包總長301.200 m，標準段寬度45.000 m，呈東西走向，車站中心處頂板覆土3.405 m，底板埋深17.985 m。埌東客運站為地下兩層雙島四線車站，局部三層。車站采用明挖法施工，主體基坑開挖擬采用1 000 mm直徑鉆孔灌注樁加內支撐的形式，樁的初擬深度為24.00～29.00 m，車站主體結構底板標高為84.50～86.20 m，車站埋深約15.8～24.3 m，頂板覆土為1.7～4.0 m；車站附屬基坑擬采用φ800 mm的鉆孔灌注樁加內支撐的形式。

由于民族大道交通疏解需要，埌東客運站主體基坑南側采用半鋪蓋法開挖，鋪蓋板長303.2 m，寬20 m，厚0.3 m。整個體系由基坑支護體系和鋪蓋體系組成，其中基坑支護體系由圍護樁、冠梁、橫撐等部分組成，主要用于抵抗基坑周圍的荷載。鋪蓋體系由鋪蓋板、鋪板梁和鉆孔灌注樁立樁組成，主要用于支撐路面荷載(圖1)。鋪蓋考慮三個主車道、混合車道、一個人行道的通行，以及施工期間龍門吊的軌道行走。

圖1　鋪蓋系統結構示意

1.2工程地質及水文地質條件

埌東客運站場地地層主要為填土層，殘、坡積黏性土層和古近系巖層，場地內及附近無地表水，地下水主要為上層滯水和碎屑巖類孔隙裂隙水兩種類型。具體巖土層特征如表1所示。

表1　各巖土層滲透系數經驗值

2支護結構變更

支護結構原混凝土連梁設計與變更后鋼連梁設計比較。

2.1變更背景

由某單位負責施工的埌東客運站主體基坑開挖工程，由于基坑土質較硬，開挖效率低，同時，埌東客運站地鐵車站采用半鋪蓋法施工，而鋪蓋段設置的立柱樁混凝土連梁施工周期長、后期破除難度大，將進一步加劇工期壓力，結合基坑開挖過程中良好的地質條件和設計驗算，在保證基坑安全的前提下，將混凝土連梁變更為鋼連梁。

2.2原支護結構混凝土連梁設計

原基坑支護設計為維護樁直徑1 000 mm，基坑豎向設3道(局部4道)內支撐，第1道支撐采用鋼筋混凝土支撐，2～4道支撐部分采用φ609 mm，t=16 mm鋼管支撐，斜撐部分采用鋼筋混凝土梁支撐，與之連接的連梁均為混凝土連梁，具體位置及施工大樣如圖2、圖3所示。

圖2　2～3道支撐平面布置

圖3　混凝土連梁大樣

2.3變更后鋼連梁設計

變更后的基坑支護結構中立柱樁及格構柱上縱向混凝土連梁(東端2道，西端3道)，均改成鋼連梁，具體大樣如圖4。

圖4　鋼連梁大樣

3變更前后工期及經濟比較

工期方面，埌東客運站主體基坑土方量較大(約260 000 m3)，主體基坑開挖縱向分11個施工段(因兩端同時開挖，

取一半，計5.5段)，每施工段混凝土連梁施工，墊層(1 d)+鋼筋綁扎(2 d)+封模板及澆注(1 d)+混凝土養護(4 d)=8 d，每結構段鋼連梁安裝需要3 d，預計每道縱向連梁施工工期節省5.5段×7 d-5.5段×3 d=27.5 d，主體基坑設置2道(西端100m范圍3道)縱向連梁，如果混凝土連梁變更為鋼連梁，總計節省工期約65 d。同時，由于混凝土連梁均設置在鋪蓋段，很大程度增加了后期混凝土連梁鑿除的施工難度和鑿除工期，影響后期結構施工工序銜接，制約了主體結構施工。

經濟方面，通過計算的基坑設置2道(局部3道)混凝土連梁大約需要鋼筋混凝土((256.8+300×2)×2+80.6+103×2)×0.6×0.7=840.084 m3，變更為鋼連梁后大約需要I63a型工字鋼(((256.8+300×2)×2+80.6+103×2))×2=4 000.4 m，因I63a型工字鋼每1 m重121.4 kg，折算為重量大約為4 000.4×121.4/1 000≈485.6 t。參照南寧市行業行情及業主當時的合同文件，臨時混凝土支撐按合同單價1 501.95元/m3折算，整個混凝土連梁造價約為840.084×1 501.95=1 261 764.16元。而按照鋼連梁施工的話，臨時型鋼支撐單價為3 397.55 元/t，后期使用完的型鋼按1 300 元/t回收，整個工程造價約為485.6×(3 397.55-1 300)=1 018 570.28元，大約可節省費用1 261 764.16-1 018 570.28=243 193.88元。

通過變更前后比較，不難看出，變更后的鋼連梁施工，既保證了施工的整體進度，又取得了良好的經濟效益，無論是從工期層面，還是從經濟方面均能取得了良好效果。所以在保證深基坑施工安全的情況下，很有必要加強鋼連梁在基坑支護結構中的應用。

4結束語

本文選取南寧地鐵1號線埌東客運站具有代表性的工程為背景，結合周邊所處交通環境，考慮開挖過程的特殊性(半鋪蓋法)，通過具體的工程實例應用得出以下結論：

(1)基坑施工處在交通量大、人流集中地段，要盡可能做到減少開挖周期，將對當地居民的生活影響降到最低；

(2)在保證基坑安全的前提下，臨時支撐體系中，將鋼筋混凝土支撐改為鋼結構支撐更能減少施工時間且造價經濟；

(3)應加強鋼結構在深基坑支護結構中的應用與推廣。

參考文獻

[1]廣州地鐵設計研究院集團有限公司. 南寧市軌道交通1號線埌東客運站車站主體圍護結構圖設計[R]. 2012.

[2]GB 50755-2012 鋼結構施工規范[S].

[3]黃振森.新形勢下鋼結構支撐在深基坑支護中的應用探討[J].建材發展導向，2011,9(8).

[作者簡介]付海平(1986～)，男，本科，工程師，主要從事地鐵車站施工與技術管理工作。

【中圖分類號】TU94+2

【文獻標志碼】B

[定稿日期]2015-12-11