无锡火车站综合交通枢纽超大面积基坑工程设计与实践

桩身弯矩主要发生在距桩顶约6 m（等于7.5倍桩径） 的范围内。
桩顶轴力、弯矩和剪力根据受力大小可以近似分为 A/B/C三个梯次的分区
23
以有限跨结构作支撑的设计
工程桩加强设计
A区范围内的工程桩纵向主筋全长加强 B区范围内的工程桩桩顶6m范围纵向主筋加强 A、B、C三区范围内的工程桩桩顶6m范围内的箍筋加强
新
建
轨道站线
社
会
通
轨道正线 道
地铁三号线站台（挖深14.5m） 基坑边线
新
建
新建城际站房
出
站
地
道
10
自然地坪
地铁3号线 车站基坑
兴源北路 -6.15
-2.75 P1
交通综合体 -1.25 -8.55
立柱桩 地下连续墙
工程桩
总体设计方案
第一阶段基坑平面及剖面图
排桩、地墙、内部隔水帷幕
周边盆式开挖至综合体基底， 顺作交通综合体
和铁路轨道 西侧为惠勤路 北侧为规划锡沪路
惠 勤路 规划广勤路
北
规划锡沪路 道路红线
通江大道
挖深13.5m
普遍区域
挖深11.4m
地铁一号线车站 （挖深21.3m）
临时止水帷幕
地下室外轮廓
地铁三号线轨道
[兴源北路]
新
建
轨道站线
社
会
通
轨道正线 道
6层交通综合体 （挖深11.4m）
21层办公楼 （挖深13.8m）
1
14.00 15.30
14.40 15.40
3-3
粉质粘土
14.00 15.40
1
4-1 粉质粘土
18.00
18.00
18.00
1
4-2 粘土
22.30
23.00
23.50
2
4-3 粉质粘土
26.00
承压水含水层
26.60
26.20
4-3A 粉土夹粉质粘土
29.00
29.00
29.00
2
5-1 粉质粘土
地铁3号线顶板逆作施工，后即 交付场地敷设兴源北路
地铁3号线基坑以交通综合体有
限跨结构作为支撑点，继续向
下逆作施工
-7.45 -10.45
-4.45 临时止水帷幕
11
自然地坪
地铁3号线 车站基坑
兴源北路
-2.75 P1 P2
交通综合体 -1.25 -8.55
钢支撑 立柱桩
地下连续墙
工程桩
总体设计方案
普遍地下二层 地铁3号线车站地下二层 地铁1号线车站地下三层
工程概况
地 铁 一 号 线
出租车站
地铁三号线
高铁站屋
4
工程概况
基坑与环境概况
基坑面积：79000 ㎡ 普遍挖深：11.4~13.8m 地铁3号线车站：14.5m 地铁1号线车站：21.3m
东侧为通江大道 南侧为沪宁城际高铁站房
状态
松散 可塑
流塑
硬塑 可塑 软塑 中密 软~流塑 硬~可塑 硬塑 硬~可塑 软塑
G1-1
J3
J4
J99
3.05
3.10
2.85
2.90
2.00
1-1
2.40
杂填土
1.60
2-1 粘土
5.30
5.50
5.50
2-2 粉质粘土
8.00
8.00 3-1A 粉土
8.70
10.00
10.00
承压水含水层
3-2 粉砂夹粉土
新
建
轨道站线
社
会
通
轨道正线 道
6层交通综合体 （挖深11.4m）
21层办公楼 （挖深13.8m）
地铁三号线车站(挖深14.5m） 基坑边线
新
建
新建城际站房
出
站
地
道
开工时间：2009年7月 10个月工期内： 交付地铁3号线顶板、 兴源北路通车 6层交通综合体封顶
7
工程概况
小结
本基坑属超大深基坑工程，周边环境条件复杂，四周保护要 求各异，南侧城际站房和铁路轨道是重点保护对象
26
请各位专家同仁 批评指正！
27
有限跨结构受力简图
传力途径：P1/P2
结构抗侧刚度 基础与土体摩擦力/工程桩水平抗力平衡
有限跨结构的安全性？
结构柱间是否需要设置斜撑？
建立有限元三维分析模型
工程桩是否需要加固？
16
55 m
以有限跨结构作支撑的设计
250 m 180 m
有限跨结构三维模型 建立了柱间有斜撑和无斜撑两种模型，分析斜撑的作用
北 规划锡沪路 道路红线
老锡沪路
通江大道
第二阶段实施范围 设备机房区域
（挖深13.5m）
地铁一号线站台
（挖深21.3m）
地铁一号线轨道
（挖深12.5m）
基坑面积约7.9万m2
临时止水帷幕
地下室外轮廓
交通综合体 （挖深11.4m）
21层办公楼 （挖深13.8m）
第一阶段实施范围
地铁三号线轨道
[兴源北路]
第二阶段桩锚支护剖面图
300~500mm直径的大直径旋喷锚索 全长无粘结锚索，特殊构造，基坑结束后可回收 单锚抗拔设计承载力最高用到700kN
14
三、以有限跨结构作支撑的设计
以有限跨结构作支撑的设计
后：地铁车站逆作 兴源北路
先：交通综合体顺作
P1
交通综合体
P2
B0层 B1层
地 铁 车 站
有限跨结构
35.00 37.00 39.20 40.80 43.50
49.00 52.00
35.00
36.50 5-2 5-3
粉土夹粉质粘土
35.00
承压水含水层
淤泥质粉质粘土 37.00
3 3
38.80
40.50 6-1
粉质粘土
39.30
3
6-2 粉质粘土夹粉土 41.00
4
43.00
44.00
4
7-1 粘质粉土
场地30m深度范围内主要以粉质粘土为主，局部区域浅部分布 有较厚的淤泥质粉质粘土和粉质粘土软土层
组成单体众多，部分单体工期要求极为紧迫
8
二、总体设计方案
9
总体设计方案
整坑围护、分阶段实施 第一阶段范围为工期要求
紧迫的交通综合体和地铁 三号线顶板
第二阶段范围为剩余区域
惠勤路 规划广勤路
24
四、实施效果
25
实施效果
通过有限跨结构作支撑、大直径旋喷可回收锚索、逆作法、盖挖 顺作等一系列技术的应用，保证了基坑工程顺利、安全实施，大 幅度缩短了关键区域工期，实现了预设的工期目标；
环境保护方面：地铁3号线侧基坑实测变形10mm左右，桩锚侧基坑 实测变形30mm左右，有效控制了基坑的变形，实现了对周围环境 的区别化保护；
19
以有限跨结构作支撑的设计
C区
B区 A区
受荷方向
桩身轴力
(N)
20
以有限跨结构作支撑的设计
C区
B区 A区
受荷方向
6m
桩身弯矩
(N·m)
21
以有限跨结构作支撑的设计
C区
B区 A区
受荷方向
桩身剪力
(N)
22
以有限跨结构作支撑的设计
桩身最大轴力、最大弯矩和最大剪力位于桩顶，桩内 力呈“近大远小”规律；
地铁三号线车站(挖深14.5m） 基坑边线
新
建
新建城际站房
出
站
地
道
5
工程概况
工程地质与水文地质条件
层号 土层名称
1-1 杂填土
1-2 素填土
1-3
淤泥质粉质 粘土
2-1
粘土
2-2 粉质粘土
3-1 粉质粘土
3-2 粉砂夹粉土
3-3 粉质粘土
4-1 粉质粘土
4-2
粘土
4-3 粉质粘土
5-1 粉质粘土
无锡火车站综合交通枢纽 超大面积基坑工程设计与实践
翁其平
华东建筑设计研究总院 地基基础与地下工程设计研究中心
2015-7-20
1
目录
一、工程概况
目 二、总体设计方案
三、以有限跨结构作支撑的设计
录
四、基坑实施效果
2
一、工程概况
3
建筑概况
高铁 地铁1/3号线车站 公交、出租 办公、商业
天然重度 (kN/m3)
17.0 18.5
17.2
19.8 19.4 18.8 18.3 18.6 19.9 19.9 19.4 18.9
()
10 15
5
17.5 16.4 16.0 24.0 9.1 16.6 17.2 15.4 14.5
C (kPa)
5 18.0
11.0
65.0 24.0 20.0 5.0 13.0 51.0 72.0 41.0 15.0
17
以有限跨结构作支撑的设计
整体位移 有斜撑
整体位移 无斜撑
MAX：8mm
MAX：45mm
无斜撑模型结构最大水平位移是有斜撑模型的5.6倍 无斜撑模型中梁、板、柱的内力显著大于有斜撑模型 设置斜撑后模型的整体抗侧刚度得到显著提高
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以有限跨结构作支撑的设计
斜撑设计
斜撑采用H700X300型钢
49.00
48.10
50.00
7-2 粉质粘土夹粉土
50.50
7-2
5
5
8-1 粘土
基坑典型区域地质剖面图
6
60.50
工程概况
惠 勤路 规划广勤路
规划锡沪路 道路红线
北
工期目标
通江大道
挖深13.5m
普遍区域
挖深11.4m
地铁一号线车站 （挖深21.3m）
临时止水帷幕
地下室外轮廓
地铁三号线轨道
[兴源北路]
第二阶段基坑平面及剖面图
环境条件许可，采用桩锚支护 不受第一阶段工期制约，桩基围护
施工完成后即可向坑边退挖施工 交通综合体范围内的地铁1号线车
站基坑采用盖挖顺作，其余区域采 用明挖顺作
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总体设计方案
交通综合体上部结构已封顶
பைடு நூலகம்地铁1号线基坑盖挖顺作剖面
地铁1号线基坑仍在盖挖顺作
13
总体设计方案