地铁车站深基坑临近铁路桥设计方案探讨

地铁车站深基坑临近铁路桥设计方案探讨

介绍了成都地铁6号线犀浦站深基坑临近成灌高铁铁路桥的设计方案，在同一车站基坑分别采用降水和止水两种围护结构型式分段施工，在砂卵石强透水层地层采用咬合桩作为悬挂式止水帷幕，并计算分析了基坑开挖对桥梁的影响。

标签：地铁车站；深基坑；铁路桥

近年来，城市轨道交通发展迅速，城市大量修建地铁。地铁的建设经常会受到城市既有环境及线路走向的制约，不可避免的对周边建（构）筑物产生影响或受到制约，存在车站临近桥梁修建的情况。明挖车站在修建的过程中，由于基坑开挖引起的变形会影响到附近桥桩的安全性，在基坑设计时必须要考虑基坑开挖对既有桥桩的影响。如何在地铁工程建设中保证车站及既有桥梁的安全已是一个十分重要的课题。本文以成都地铁犀浦站作为工程实例，对车站深基坑临近铁路桥设计方案进行探讨，为后续类似工程提供参考经验。

1、工程概况及周边环境

成都地铁6号线犀浦站为地下二层岛式车站，与既有地铁2号线及成灌高铁犀浦站（高架站台地面站厅）换乘。地铁6号线犀浦站基坑长275m、宽21.5m～30m、开挖深度基坑深21m，安全等级为一级。基坑大里程端头临近成灌高铁高架桥，基坑与铁路桥承台最小距离约12m。铁路桥基础采用Φ1250摩擦桩，桩长31m，桥梁采用30m跨简支混凝土箱梁，铁路道床为无碴整体道床。基坑支护方案设计需考虑基坑开挖对成灌高铁桥的不利影响，确保基坑施工期间桥梁安全及成灌高铁正常运营。

2、水文地质概况

由岩土工程勘察报告可知，该工程施工场地范围内，地下水静止水位埋深3.5m，水位绝对标高为529.88～530.29m。本工程场地范围地下水主要为第四系砂卵石层孔隙潜水。第四系砂、卵石层孔隙潜水在冲洪积细砂及卵石层地层中连续分布。砂层水量一般，富水性中等，透水能力中等；卵石层水量较大，富水性中等，透水能力强。场地范围内上覆第四系人工填土层（Q4ml）、其下为第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl），地层由上至下分别为杂填土、素填土、粉质黏土、细砂层、松散卵石、稍密卵石层、中密卵石层、密实卵石层。

3、基坑支护方案

支护方案的选择，应充分考虑场地条件、地质条件、施工能力及建筑材料，做到安全、经济、高效，有利于施工。根据本地区地铁车站基坑设计经验，砂卵石地层多采用间隔桩+内支撑支护体系，同时结合坑外降水，是较为安全、经济、便捷的基坑支护方式。由于本基坑临近铁路桥且基础采用摩擦桩，充分考虑降水对桥桩的影响及铁路相关部门意见，本基坑分为两段，分别采用了咬合桩+内支

撑+坑内降水/间隔桩+内支撑+坑外降水两种支护型式。详见图 2 基坑平面布置图。

施工顺序：28～33轴临近铁路桥基坑先进行施工，待该范围主体结构浇筑完成后再对1～28轴范围基坑进行开挖及主体结构浇筑。

3.1基坑1～28轴（间隔桩）

围护桩采用φ1200@2000钻孔桩，围护桩嵌固深度4m，桩间土采用150mm 厚C20网喷砼封闭，基坑中部设格构柱。基坑深21m，竖向共设置三道支撑，第一道支撑采用800×800砼支撑，支撑水平间距9m，第二、三道支撑采用φ609×16钢支撑，支撑水平间距3.0m。施工中采用坑外降水。

3.2 基坑28～33轴（咬合桩）

围护桩采用φ1200@900全套管咬合桩，其中围护桩钢筋笼采用@1800间隔布置，围护桩嵌固深度9m，基坑中部设格构柱。基坑深21m，竖向共设置三道支撑，第一道、第二道支撑采用800×800砼支撑，支撑水平间距5m，第三道支撑采用φ609×16钢支撑，支撑水平间距3.0m。施工中采用坑内降水。基坑端头至桥桩之间土体采用袖阀管注浆加固，加固深度至基坑底以下3m。

4、计算分析

4.1咬合桩围护计算

本基坑围护结构采用北京理正深基坑支护结构设计软件进行计算。围护结构受力计算模拟开挖及回筑施工全过程，开挖和回筑过程按基坑内降水至基底下1m考虑。荤素咬合桩安排桩进行计算较为保守，偏于不经济，但考虑到本工程涉及对高速铁路橋的影响，因此出于安全考虑仍安排桩进行计算。根据计算，围护桩最大水平位移11.27mm，地表沉降最大12mm，满足地面最大沉降量≤0.15%H，支护结构最大水平位移≤0.15%H且≤30mm的要求；流土稳定性安全系数K = 2.497 >1.6，满足规范要求。

4.2 铁路桥沉降分析

本工程采用地层结构荷载模型，以Midas GTS NX有限元计算软件建立模型，对基坑施工开挖支护过程引起桥梁沉降变形进行模拟分析。

根据计算结果显示车站基坑围护桩最大水平位移14.8mm；桥桩最大水平位移1.04mm，竖向位移1.07mm，最大差异沉降差0.5mm，满足相关要求。

结论：

（1）基坑邻近桥梁，应根据桥梁结构型式、基础型式等，应充分考虑施工

降水对桥梁的沉降影响，对沉降敏感的桥梁基坑施工期间尽量采用止水措施。

（2）砂卵石地层为强透水层，通常采用降水施工，但根据工程需要需采用止水时，可采用咬合桩悬挂式帷幕进行止水。

（3）围护桩与桥桩之间土体加固后，减小了围护桩及桥桩的位移，有效的保护了桥桩安全。

（4）车站主体基坑分别采用了两种围护结构型式，车站分段施工，既确保了铁路桥安全，又充分考虑了工程经济性、施工便利性，为后续类似工程提供了参考。

参考文献：

[1]刘国彬，王卫东.基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[2]李龙剑.基坑开挖对邻近桥梁桩基的影响分析[J].地下空间与工程学报，2011，07（s2）：1697-1701.

[3]陈福全，汪金卫，刘毓氚.基坑开挖时邻近桩基性状的数值分析[J].岩土力学，2008，29（7）：1971-1976.

[4]徐少平.砂卵地层城市下穿隧道施工咬合桩新技术.四川建筑，2016，2：276-279.

王枫（1982-），男，工程师，中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京。