地铁车站深基坑支撑体系施工技术

地铁车站深基坑支撑体系施工技术

摘要：以广西大学地铁车站为依托，分析深基坑开挖范围地质与周边环境情况下，确定深基坑支撑体系施工方案，论述支撑体系施工的重点和注意的问题，确保深基坑施工安全。通过理论验算和对监测数据分析，阐述本工程深基坑支撑体系施工技术方案的可行性。

关键词：深基坑连续墙钢支撑钢围囹支撑体系监测施工技术

0 前言

随着人口和汽车不断增加，为城市发展的需要，解决部分交通拥堵问题，全国各大城市大兴城市轨道交通建设。虽然在国内城市轨道交通发展已经经历了几十年了，总结了不少施工技术经验，但是南宁尚无轨道交通工程建设经验，同时南宁的地质条件与其它城市不同，给南宁轨道交通建设带来一定的难度，所以对南宁轨道交通工程的第一个试验段——广西大学站的各种施工技术的研究，特别是在南宁特有的地质条件下深基坑支撑体系施工技术的研究，为今后南宁轨道交通工程设计、施工积累经验，提供数据，具有非常好的意义

1 工程概况

1.1车站设计概况

广西大学站是南宁市轨道交通工程一号线近期工程的第九个站，位于大学路和明秀路交叉的十字路口。车站设计总长465m，车站设置11个出入口，2个风亭。车站标准断面宽度为20.7m，为地下两

层岛式车站。一号线有效站台中心线轨面埋深为14.955m（相对地面），中心轨面标高62.315m。底板埋深为15.535m（相对地面），顶板覆土厚度大于3m。基坑开挖深度为16.24m～19.16m，基坑开挖宽度20.7m～27.7m。广西大学站分为车站主体、两端盾构始发井、出入口、风亭、冷却塔等，车站总建筑面积26941.29m2，主体建筑面积21163.6m2，主要结构形式为双柱三跨（7.45+5+7.45m）和（9.95+9.95m）框架结构，车站负一层为站厅，负二层为站台层，有效站台长120m，宽12m。

1．2地质地貌情况

大学路为南宁市东西向的主要交通枢纽，车流量大，人口密集。地面条件复杂，地表两侧的建筑物密集，是集商业民用建筑的一条街。拟建车站构筑物左侧沿线埋藏有旧地下防空洞，东西走向。防空洞顶板埋深一般为6m左右，深度范围一般为4～10m。车站及附属工程用地范围内，主要为道路及绿化带，地形起伏小，平坦，地面高程75.86～77.89米，相对高差2.03米；地貌属邕江北岸ⅱ级阶，第四系沉积物为邕江河流冲积砂砾层及土层，下伏基岩为下第三系泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩。

1.3 基坑情况分析

工程范围内地质条件复杂，多为透水性地层，施工中可能出现泥浆流失、钻孔坍塌、基坑失稳、周边建筑结构地基失稳、主体结构施工过程中渗水漏水严重等情况。因此在围护结构和支撑体系施工中，要注意各道工序的施工要点，安全施工，保证支撑体系的质量。

2 基坑支撑体系施工技术

2.1 基坑支撑体系

本车站由三道支撑组成。首道支撑采用钢筋砼支撑；二、三道采用钢支撑。

2.2基坑支撑体系的施工

2.2.1第一道钢筋砼支撑施工

本车站首道支撑采用钢筋混凝土撑，钢筋混凝土直撑截面为

800mm×900mm、肋撑截面为600mm×900m。冠梁施工完成后，先进行第一层土方开挖，开挖至钢筋混凝土撑底面标高位置，使钢筋混凝土撑在平地上置模施工。

2.2.2第二、三道钢支撑施工

钢管支撑在基坑旁提前拼装，开挖到钢管支撑标高时，及时用50t 履带吊机吊装安设钢围囹与钢管横撑（详见图1）。通过特制的液压千斤顶对钢管支撑活动端端部施加设计轴力的70%～80%的预加力，再用特种钢特制的楔形隼子塞紧，取下千斤顶。在基坑开挖中将充分利用“时空效应”，钢支撑的安装和预应力的施加控制在16小时以内。钢管支撑在基坑外施工便道上拼装成整根，人工配合10t龙门吊吊装就位安装。

图1 钢管支撑吊装示意图

(1)直撑安装

直撑安装前根据相关计算，将标准管节先在地面进行预拼接并以检查支撑的平整度，其两端中心连线的偏差度控制在20mm以内，

经检查合格的支撑按部位进行编号以免错用，明挖部分的支撑采用整体履带式吊机一次性吊装到位。吊装前需按设计值高出桩的竖向主筋，将预先加工好的牛腿用膨胀螺栓固定在连续墙上，在其上安设已有托板的钢围囹，并用c30砼填充钢围囹与连续墙间空隙（图2）。钢支撑吊装到位，用两个组合液压千斤顶同步施加预加应力，最后用隼子塞紧（图3）。

图2 钢围囹安装示意图图3钢支撑安装端部预加应力示意图（2）斜撑安装

两端盾构井与墙体呈有一定夹角的斜交，为了保证支撑稳定性和安全性，采用钢筋混凝土腰梁和牛腿替代钢围囹。基坑开挖至腰梁标高处，先施工腰梁和牛腿，待混凝土强度达到设计要求时，再进行支撑安装作业。施工过程中确保牛腿上预埋钢板位置安装准确，相对两面钢板保证与腰梁的夹角为450角，标准段钢围囹与腰梁的接驳必须按照设计要求施工，详见图4和图5。

图4 钢管斜撑与腰梁连接处牛腿大样图

图5 砼腰梁和钢围囹连接大样

2.2.3内支撑体系安装的施工要点

(1)基坑竖向平面内需分层开挖，并遵循先支撑、后开挖的原则，支撑的安装应与土方施工紧密结合，在土方挖到设计标高的区段

内，及时安装并发挥支撑作用。

(2)钢管横撑按每节5m的标准长度进行分节，同时配备部分长度不同的短节钢管，以适应基坑断面的变化。管节间用法兰、高强螺栓栓接，同时每根横撑两端分别配有活动端和固定端。

(3)钢管对称确保两端同步，与钢围囹正交，斜撑要保证剪力角度与斜置角度一致，钢管横撑安装后应及时施加预应力。

(4)组合千斤顶预加力必须对称同步，并分级加载，为确保对称加载，可通过同一个液压泵站外接t形阀门，分别接至组合千斤顶。

(5)为防止钢管支撑压变形，要求活动端、固定端承板采用厚4cm 的特种钢板。

2.3基坑支撑体系稳定性分析

2.3.1支撑体系内力计算结果

沿车站纵向取单位长度按弹性地基梁理论,基坑并联开挖、支撑架设及拆除支撑等工况进行内力计算，其结构的先期移位值和支撑的变形一定要计入计算内，根据“先变形后支撑”来进行结构分析。通过对基坑支撑体系的内力计算，列出支撑控制情况的最大内力见表1。

表1 各道内支撑最大内力

支撑压力/kn 拉力/ kn 剪力/ kn 弯矩/ kn.m

第一道支撑wl1 -2987.4 1052.7 1142.6 2098.0

zc1-1 -6762.1 - 891.3 2014.1

zc1-2 -4471.4 - - -