杭州地鐵青六路站商業(yè)開發(fā)基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)綜述

李斐　朱燕琴　桂麟輝

摘要 青六路站為杭州地鐵7、8號(hào)線交叉換乘車站，兩線之間設(shè)聯(lián)絡(luò)線。在車站及聯(lián)絡(luò)線圍合區(qū)域進(jìn)行商業(yè)開發(fā)。設(shè)計(jì)過程中，綜合種種因素，先后提出方案一：“聯(lián)絡(luò)線結(jié)合開發(fā)區(qū)域作為整體考慮+設(shè)混凝土支撐+分層開挖”及方案二：“利用圍合區(qū)域已建成結(jié)構(gòu)主體作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)+坑外降水+盆式開挖”兩種基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案。綜合比較，方案二造價(jià)低、施工工期短，滿足業(yè)主方時(shí)間節(jié)點(diǎn)要求，作為最終實(shí)施方案并取得良好效果。

關(guān)鍵詞 商業(yè)地塊;基坑圍護(hù)方案;監(jiān)測(cè)分析;地鐵保護(hù)

中圖分類號(hào) F293.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）11-0022-06

引言

隨著軌道的發(fā)展，越來越多的換乘車站結(jié)合周邊商業(yè)地塊共同開發(fā)，這樣可以充分利用城市地下空間，帶來地塊周邊的經(jīng)濟(jì)效益[1]。通常商業(yè)開發(fā)區(qū)域面積較大、形狀較為不規(guī)則，常用的商業(yè)地塊基坑圍護(hù)支撐形式為一道或多道混凝土支撐[2-3]。采用混凝土支撐的形式雖然能使開挖基坑具備較好的整體性，滿足臨近地鐵的保護(hù)[4-5]要求，但其存在施工周期長(zhǎng)、造價(jià)成本高等問題。針對(duì)此問題，該文闡述了更優(yōu)化的方案進(jìn)行此類基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)。

1 工程概況

1.1 工程背景

杭州地鐵7號(hào)線青六路站主體與其聯(lián)絡(luò)線圍合區(qū)域的地下一層進(jìn)行商業(yè)開發(fā)，商業(yè)開發(fā)建筑總面積5 880 m2。商業(yè)開發(fā)采用多跨箱型結(jié)構(gòu)，埋深約9.3 m;聯(lián)絡(luò)線部分與商業(yè)開發(fā)地塊結(jié)合，地下一層為商業(yè)部分，地下二層為行車部分，聯(lián)絡(luò)線基坑深度由相鄰8號(hào)線車站的21.8 m漸變到相鄰7號(hào)線車站的17.5 m，青六路站商業(yè)地塊平面總平面布置見圖1。該工程周邊現(xiàn)狀為農(nóng)田，無(wú)重要建構(gòu)筑物，兩倍基坑深度范圍內(nèi)也無(wú)地下管線，工程實(shí)施條件較好。

1.2 工程水文地質(zhì)概況

該項(xiàng)目的工程地質(zhì)層組的劃分依據(jù)場(chǎng)地地層共分8個(gè)工程地質(zhì)層層，14個(gè)工程地質(zhì)亞層。各層土層名稱及物理力學(xué)性質(zhì)見表1?；娱_挖范圍內(nèi)主要為③5層砂性土，滲透性高;基坑底部以下為深厚的淤泥質(zhì)土層，含水量高、強(qiáng)度低、靈敏度高、物理力學(xué)性質(zhì)極差;土層性質(zhì)總體是“上硬下軟”。

擬建場(chǎng)地潛水主要賦存于淺（中）部填土層、粉（砂）性土中。詳勘測(cè)得潛水穩(wěn)定水位埋深為地面下0.50～

3.17 m，沿線場(chǎng)地承壓水主要分布于下部的、層砂礫層中，該層承壓水埋深較深，對(duì)該項(xiàng)目影響不大。

2 基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案比選

綜合考慮施工工期及經(jīng)濟(jì)效益，提出兩種基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案。

方案一：“聯(lián)絡(luò)線結(jié)合開發(fā)區(qū)域作為整體考慮+設(shè)混凝土支撐+分層開挖”，如圖2?；邮┕し謨刹竭M(jìn)行，先進(jìn)行商業(yè)開發(fā)區(qū)域（三角區(qū)域及聯(lián)絡(luò)線一層）地下一層基坑開挖，再進(jìn)行聯(lián)絡(luò)線坑中坑基坑開挖。地下一層基坑圍護(hù)采用地連墻+一道整體混凝土支撐，聯(lián)絡(luò)線的“坑中坑”采用地連墻+4道鋼支撐（淺處采用3道鋼支撐），商業(yè)開發(fā)與車站主體相接處采用原有車站圍護(hù)地墻（8號(hào)線地墻厚1 000 mm，7號(hào)線地墻厚800 mm），聯(lián)絡(luò)線外側(cè)采用1 000 mm厚地墻?；油忾g距20 m布置一口應(yīng)急降水井，如圖3。

方案二：“利用圍合區(qū)域已建成結(jié)構(gòu)主體作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)+坑外降水+盆式開挖”?；邮┕し謨刹竭M(jìn)行，先進(jìn)行聯(lián)絡(luò)線區(qū)塊基坑開挖，待聯(lián)絡(luò)區(qū)塊結(jié)構(gòu)封頂后，利用已施工完畢的車站主體結(jié)構(gòu)及聯(lián)絡(luò)線結(jié)構(gòu)作為商業(yè)三角區(qū)域圍護(hù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行開挖。聯(lián)絡(luò)線基坑深度從17.5～21.8 m基坑采用1 000 mm厚地墻+4（5）道鋼支撐的圍護(hù)方案（（注：19.5 m以下深度采用5道鋼支撐）如圖4。聯(lián)絡(luò)線基坑外側(cè)間距12 m布置降水井，井深20 m，如圖5。

兩種方案比較見表2。方案二的經(jīng)濟(jì)效益好、施工工期短，但方案一從基坑安全風(fēng)險(xiǎn)及基坑開挖時(shí)對(duì)已完成車站保護(hù)的影響相對(duì)更安全。結(jié)合工程實(shí)際情況，車站主體及聯(lián)絡(luò)線完成時(shí)間應(yīng)早于商業(yè)開發(fā)，故方案二作為推薦方案進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。

為避免三角區(qū)塊大開挖對(duì)已經(jīng)施工完成的車站結(jié)構(gòu)造成過大變形，基坑開挖時(shí)采取分區(qū)分塊跳槽開挖的方案，如圖6及圖7，開挖見底后及時(shí)施作墊層及底板。同時(shí)，聯(lián)絡(luò)線基坑外側(cè)加大降水力度，地鐵車站外側(cè)通過監(jiān)測(cè)配合必要的降水。

3 理論計(jì)算與施工監(jiān)測(cè)分析

3.1 基坑測(cè)點(diǎn)布置

基坑開挖時(shí)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是重中之重。除了監(jiān)測(cè)地墻變形外，砂性土基坑開挖重點(diǎn)在于坑內(nèi)、外降水，所以地下水位監(jiān)測(cè)及坑外地下水位的變化為該項(xiàng)目的重點(diǎn)。該文僅選取地墻測(cè)斜及坑外地下水位測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析，測(cè)點(diǎn)布置圖見8。現(xiàn)場(chǎng)施工情況，如圖9。

3.2 理論計(jì)算與地墻測(cè)點(diǎn)位移分析

商業(yè)地塊基坑施工分兩期進(jìn)行。第一期，聯(lián)絡(luò)線區(qū)塊基坑明挖順做施工;第二期，進(jìn)行三角區(qū)塊的明挖順做，基坑施工關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)見表3。

聯(lián)絡(luò)線基坑深度由17.5 m漸變到21.8 m，選取深度約為20 m處的典型測(cè)點(diǎn)CX1進(jìn)行地墻測(cè)斜分析，為了更好了解三角區(qū)塊基坑開挖對(duì)主體車站的影響，分別選取主體車站地墻測(cè)斜測(cè)點(diǎn)CX2、CX3進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)分析，詳見圖10～12。

由圖10可知，隨著聯(lián)絡(luò)線基坑開挖地墻變形逐漸增大，且最大變形逐漸下移。在聯(lián)絡(luò)線施工期間，由于特殊原因停工近3個(gè)月才復(fù)工，在這近3個(gè)月的時(shí)間中，坑外降水一直持續(xù)，地墻僅產(chǎn)生了2.03 mm的變形。2020年4月20日，聯(lián)絡(luò)線基坑開挖見底，地墻最大變形19.03 mm。直至2020年6月25日，聯(lián)絡(luò)線頂板封頂，最大變形為25.26 mm。由13圖所示聯(lián)絡(luò)線開挖基坑圍護(hù)變形計(jì)算結(jié)果為29.1 mm，施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果較吻合。

由圖11可知，由于7號(hào)線車站施工完成較早，測(cè)點(diǎn)CX2停測(cè)待商業(yè)地塊施工后復(fù)測(cè)，數(shù)據(jù)表明地墻變形由車站主體施工期間最大變形23 mm回彈為11.32 mm。商業(yè)地塊施工期間，地墻最大變形增長(zhǎng)0.22 mm，但地墻墻趾變形增長(zhǎng)1.4 mm，有整體傾斜、墻趾隆起趨勢(shì)。3F4D561E-6830-4FCC-94F8-7D62C8F0591F

在設(shè)計(jì)階段，模擬圍合區(qū)域開挖工況，分別計(jì)算聯(lián)絡(luò)線結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及變形。計(jì)算模型：取1 m斷面，利用有限元軟件Midas/gen進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，坑外降水至地面以下10 m，考慮土重度為20 kN/m3，水重度為10 kN/m3，基坑外超載為20 kN/m3，靜止側(cè)壓力系數(shù)為0.5?？紤]地墻作用，地墻與聯(lián)絡(luò)線結(jié)構(gòu)之間采用只受壓彈簧連接。計(jì)算結(jié)果如圖14～17;開挖時(shí)聯(lián)絡(luò)線頂板處變形最大為33 mm;聯(lián)絡(luò)線主體結(jié)構(gòu)配筋復(fù)核后滿足變形要求。在實(shí)際開挖過程中，由于聯(lián)絡(luò)線結(jié)構(gòu)主體剛度較大，變形增量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值，但變形趨勢(shì)和計(jì)算模型一致。

由此可見，用已主體完工的結(jié)構(gòu)作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案可行，尤其位于砂性土層的基坑，在開挖期間采用坑外降水措施對(duì)控制地墻變形是極為有效的。

3.3 坑外水位測(cè)點(diǎn)分析

坑外降水是該基坑工程的關(guān)鍵點(diǎn)，坑外地下水位直接影響地墻外水土壓力及地墻的變形。選取測(cè)點(diǎn)CX1附近的坑外地下水位測(cè)點(diǎn)SW1進(jìn)行分析，測(cè)點(diǎn)水位隨時(shí)間的變化圖見圖18。為避免基坑開挖對(duì)已建成車站造成過大的變形，影響車站運(yùn)行，對(duì)車站外側(cè)的地面下潛水進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，選取測(cè)點(diǎn)SW2、SW3，見圖19及圖20。

由圖18可知，聯(lián)絡(luò)線基坑施工期間，其坑外地下水位維持在地面下10 m左右，圍合區(qū)域基坑土方大開挖期間，聯(lián)絡(luò)線外地下水位一直維持在?13.5 m左右。表明在砂性土層中，間距為12 m、井深為20 m的降水井，可將水位降至地面下13.5 m。

由圖19、圖20可知，在圍合區(qū)域基坑施工期間，7號(hào)線車站外側(cè)降水深度超過7 m，8號(hào)線車站外側(cè)降水深度超過10.5 m。7號(hào)線車站外降水井間距15 m、井深20 m，8號(hào)線車站外降水井間距12 m、井深20 m，加密降水井間距，也可以有效降低坑外潛水水位。

4 結(jié)論

位于杭州地區(qū)砂性土層基坑開挖時(shí)，坑外降水是控制基坑變形的有效措施?？油饨邓谏靶酝林型ㄟ^減小坑外水土壓力，從而有效防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。通過施工階段靜水位井觀測(cè)，可以總結(jié)出在砂性土中，井深為20 m、間距為12 m的降水井，可以將靜水位降至地面下13.5 m。通過采取降水措施，減少水土壓力，對(duì)商業(yè)開發(fā)這種面積較大、坑深較淺的基坑進(jìn)行盆式開挖是可行的。該項(xiàng)目已于2021年12月工程竣工，今后與其條件類似的基坑工程可以借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]張博， 葛幼松， 顧鳴東. 城市中心區(qū)土地開發(fā)強(qiáng)度研究——以南京老城區(qū)為例[J]. 河北師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2010（3）： 359-364.

[2]龔曉南. 基坑工程實(shí)例7[M]. 北京： 中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 2020.

[3]吳薪柳. 復(fù)雜基坑施工對(duì)相鄰地鐵車站沉降的影響分析[J]. 鐵道工程學(xué)報(bào)， 2017（2）：? 93-97.

[4]王衛(wèi)東， 徐中華， 宗露丹， 等. 上海國(guó)際金融中心超深大基坑工程變形性狀實(shí)測(cè)分析[J]. 建筑結(jié)構(gòu)， 2020（18）： 126-135.

[5]王浩然， 徐中華. 復(fù)雜環(huán)境條件下的基坑工程設(shè)計(jì)與實(shí)測(cè)分析[J]. 地下空間與工程學(xué)報(bào)， 2011（5）： 968-976.

收稿日期：2022-03-17

作者簡(jiǎn)介：李斐（1982—），女，本科，高級(jí)工程師，研究方向：地下結(jié)構(gòu)。3F4D561E-6830-4FCC-94F8-7D62C8F0591F