某地铁车站主体基坑设计

某地铁车站主体基坑设计1.基坑概况车站为地下两层车站，主体标准段基坑开挖深度约17.3m，宽度为21.7m，场地内地下水位高，基坑范围内含水层④1粉质粘土夹粉土，⑤1层粉土较厚，且含水量丰富。综合考虑基坑特点、地质条件及周边环境，结合周边城市地铁基坑设计施工经验，采用地下连续墙加内支撑的围护型式。车站采用明挖顺作法施工。2.工程地质概况根据详细勘察阶段工程地质勘察资料，车站底板位于⑥3层粘土中，开挖深度内依次为①层填土、③1层粘土层、④1粉质粘土夹粉土，⑤1层粉土，⑥2层粉质粘土；开挖面以下依次为⑥3层粘土，⑥4层粉质粘土，⑧1层粉质粘土夹粉土，⑧2层粉砂夹粉土、⑨2层粉质粘土，土层物理力学性质指标见附表。勘察期间为11月份~12月份，平均月雨量约50~100毫米，根据地下水的赋存条件和水力特征，勘探期间场地地下水主要为孔隙潜水及承压水。1）潜水孔隙潜水主要赋存于①填土中。勘察期间测得潜水水位埋深约为0.70～1.50m，水位标高约为3.52～4.33m，本地区潜水水位年变化幅度约为0.5m。2）承压水承压水本次勘探深度范围内揭示的承压水分为第Ⅰ层承压水和第Ⅱ层承压水。第Ⅰ层承压水主要埋藏于⑤1、⑧2层粉土、粉砂中，其中⑤1为Ⅰ1承压含水层，⑧2为Ⅰ2承压含水层，其主要补给源为滆湖水的侧向补给，排泄途径亦相同，水量较丰富。结合区域水文资料综合成果所得，Ⅰ1层承压水埋深为地面下2.82～3.32m，标高为1.71～2.10m，Ⅰ2层承压水埋深为地面下9.69～9.73m，标高为-4.64～-4.72m。3.基坑安全等级及环境保护标准车站周边以厂房及空地为主，道路红线距离较宽，周边具备相应的施工场地，综合基坑本身情况及周边环境，车站主体基坑安全保护等级定为二级，即坑外地表最大沉降量≤0.2%H，围护墙体最大水平位移≤0.3%H，H为基坑深度。4.基坑围护设计方案本站主体围护结构采用800mm厚地下连续墙+内支撑的围护体系。围护横剖面图如下：标准段围护结构横剖面图基坑开挖深度约17.3m，从围护结构横剖图可知，车站基坑坑底基本位于⑥3层粘土层。标准段地连墙墙趾插入⑧2层粉砂夹粉土层，坑底抗突涌计算如下：工点名称承压水层承压含水层顶板埋深（m）承压含水层底板埋深（m）承压水位埋深γm(t+△t)(kPa)Pw(kPa)γm(t+△t)/Pw是否突涌突涌临界深度（m）需降水头标准段⑧221.634.49.6985.14119.10.71是14.984.17经计算坑底抗突涌不满足，在地连墙底再加一段素混凝土段，进入⑨2层粉质粘土层以隔断⑧2层承压水。地连墙插入深度14m，素混凝土墙6m，墙趾进入⑨2粉质粘土层。车站标准段基坑内支撑体系采用一道混凝土支撑（第一道）+三道钢支撑+一道换撑。第一道混凝土支撑截面尺寸为800mm×800mm，水平间距为7m~9m，顶圈梁截面尺寸为900mm×800mm，系杆截面尺寸为400mm×600mm，其余钢管支撑为Φ609x16，间距3m左右。支撑下采用4L140×14型钢格构柱加Φ800钻孔灌注桩作立柱桩，立柱截面尺寸为420mm×420mm，插入立柱桩内2.5m，钻孔灌注桩长27m；桩底位于持力层⑨2粉质粘土层或⑨2b粉质粘土层。施工顺序（1）沿基坑深度向下开挖至第一次开挖面，施工冠梁及挡土墙（第一道支撑以下500mm)；（2）架设第一道支撑后，向下开挖至第二次开挖面（第二道支撑以下500mm)；（3）随挖随撑，向下开挖至基底；（4）施工垫层、防水层、底板、结构柱和侧墙防水层、侧墙，拆除降水井，设置泄水孔，拆除第四道支撑，向上施工至第三道撑以下；（5）将第三道支撑向下移作为换撑支在侧墙上，继续同时向上施工侧墙防水层，侧墙和柱，浇筑中板；（6）待中板砼达到规定强度后，拆除第二道支撑，继续向上同时施工侧墙防水层，侧墙和柱，浇筑顶板；（7）待顶板砼达到规定强度后，拆除第一道支撑和换撑，施工顶板防水层，回填覆土，恢复路面，封孔。5.基坑计算结果5.1主体基坑围护墙内力及变形计算结果1、标准段基坑开挖深度约17.3m，墙厚800，长度31.3m。地面超载为20kN/m2。基坑安全保护等级为二级。内力位移包络图：最大水平位移14mm0.3%H=0.3%x17.3=51.9mm，满足二级保护要求。5.2基坑围护结构稳定性计算结果按照上海市工程建设规范《基坑工程技术规范》（DG/TJ08-61-2010）进行基坑坑底地基土的稳定验算，计算结果见下表。基坑围护结构稳定性标准段按墙底地基承载力模式验算坑底抗隆起的稳定性KwzKwz=2.981.6按圆弧滑动模式验算绕最下道内支撑点的抗隆起稳定性KLKL=2.331.9验算围护墙结构抗倾覆稳定性KQKQ=2.451.2验算基坑开挖后地基土的抗渗流（或抗管涌）Ks＝2.21.5稳定性KS验算基坑开挖后坑内不透水层的抗承压水稳定性KyKy=0.71＜1.1（已隔断）5.3基坑开挖对周边建（构）筑物影响的计算结果车站北端的西侧是某电子电路有限公司一层仓库，无地下室，距离车站边缘水平距离约27m，沿长边跨度60m，利用Plaxis软件建立模型如下：模型网格图水平位移云图（地连墙最大水平位移9.83mm）建筑物竖向位移图（最大竖向位移3.73mm）据计算，基坑开挖至基坑底时围护结构最大水平位移为9.83mm，建筑物最大竖向位移为3.73mm，均满足基坑变形控制要求及建筑物保护要求。5.4基坑开挖对周边管线影响的计算结果选取距基坑6.7m的雨水管（砼、DN700、埋深3.1m）进行分析：模型网格图水平位移云图竖直位移云图管线变形图如下：水平位移图竖向位移图给水管总位移矢量图管线类型管线附加变形最大水平变形（mm）最大竖向变形（mm）最大总位移（mm）雨水管DN7003.163.334.43根据计算，管线变形满足相关要求。6．结论与建议通过对本项目基坑稳定性、围护桩位移及基坑开挖对周边环境的附加变形影响预测分析计算，可以看出，基坑在采用有效措施后是能满足周边建（构）筑物及地下管线的安全要求，设计方案合理，能确保基坑安全。土层物理力学性质指标建议值层号土层名称含水量重度孔隙比压缩系数压缩模量固结快剪静止侧压力系数渗透系数ωγea0.1～0.2Es0.1～0.2CΦK0水平kH垂直kV%kN/m3-MPa-1MPakPa°-(cm/s)(cm/s)③1粘土26.719.90.7450.2447.346.415.80.4592×10-82×10-8④1粉质粘土夹粉土30.619.30.8390.3205.723.315.10.3988.13×10-67.57×10-6⑤1粉土30.819.20.8430.2457.711.526.90.3142.03×10-51.86×10-5⑥1淤泥质粉质粘土39.218.11.0950.7452.815*9*0.7602×10-81×10-8⑥2粉质粘土24.120.30.6590.1998.348.915.50.4032.7×10-72.6×10-7⑥3粘土24.620.30.6820.1789.361.917.70.4823×10-82×10-8⑥4粉质粘土30.319.40.8380.3435.430.4*14.2*0.5006.7×10-75.7×10-7⑧1粉质粘土夹粉土31.719.00.8750.3445.513.018.00.4231.16×10-41.09×10-4⑧2粉砂夹粉土27.019.60.7280.1909.18.931.00.3052.42×10-42.40×10-4⑨2粉质粘土27.319.80.7560.2576.839.915.70.4634×10-83×10-8⑨2b粉质粘土32.819.00.8970.3874.921.316.30.4001.24×10-71.13×10-7