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​无锡地铁三阳广场车站深基坑工程

429 2021-01-25 11:13:36


1、工程简介及特点

无锡市轨道交通三阳广场站为地铁1、2 号线"十"字形换乘站,位于人民路与中山路交叉路口,1号线车站为地下3层岛式站,2号线车站为地下2 层侧式站。一号线车站有效站台中心里程为 YSK12+430.870.设计起点分界里程为YSKI2+3.52,设计终点分界里程为YSK12+63.42,车站基坑长 310.9m,标准段基坑深约23m.端头井基坑深约25m;二号线车站有效站台中心里程为 YSK8+811.00,设计起、终点分界里程分别为YSK8+58.400、YSK9+141.710.车站基坑长553.3m,中间标准段基坑深约16m,端头井基坑深约19m。基坑采用明挖顺作加部分顶板逆作法施工,并考虑分期、分额逐步实施交通导边,施工难度较大。工程范围以粉土、粘质粉土为主,车站基坑最大开挖深度约25m。由于该站设置有地下主变电站.基坑最宽处达 160m,基坑围护结构采用地下连续墙+钢支探和钢筋泥凝土组合支探,支护体系复杂。基坑具有以下持点;


局部夹粉质粘土,层厚0.90〜4. 50m,层底标高一7. 39〜一2.90m,场区内大多分布;③-2粉质粘土层:灰黄一灰色,软一可塑,含铁锭质氣化斑点,周部夹薄层粉土,层厚0.70〜7. 50m,层底标高一 11. 62----4.78m,场区内均有分布;③-3粉土夹粉质粘土层:灰色,中密状,饱和,夹薄层粉质粘土,局部相变为粉砂,层0.90〜6. 40m,层底标高-12. 05〜一7. 58m,场区内大多分布;- 粉质粘土层:暗绿〜灰黄色,无摇震反应,层厚1.30〜5. 50m,层底标高一 18. 47〜一13.01m,场区内均有分布;⑥一 粘土层:灰黄色,硬塑(局部可塑),含铁锭结核,层厚3.80〜10.90m,层底标高一 25. 52〜 æ 19.16m,场区内均有分布;一3粉土层:中密,夹薄层粉质粘土 层厚1.80〜6. 70m,层底标髙一 28. 42〜一 22. 90m;;i粉质粘土层:层厚1.60〜17.00m,层底标高-41.40〜一28.05m,场区内大部地段分布。


2.水文地质情况场地在勘察深度范围内地下水主要为赋存于第四系全新统及上更新统中的浅层含水层 浅层弱承压水层共3个 深层承压水层2个 (1)第四系松散岩类孔隙上层滞水含水层组:上层滞水主要赋存于杂填土层中,其下部为 7粘土层,渗透系数Kv = 1.24X10-6cm/s, Kh =1.33X10-6cm/s,属不透水土层 上层滞水埋深在0. 9~1. 60m,相应标高0.2〜1.0m。(2)松散岩类孔隙弱承压含水层:主要分布于 2-1粉土 -3层粉土夹粉质粘土,车站结构底板位于 I粉质粘土层中,故承压水降水对工程影响较大,③-3粉土夹粉质粘土层渗透系数K = 3. 17X10-4cm/s。注水试验中测得第③-3粉土夹粉质粘土层稳定水头标髙一2. 39m。上下隔水层为 一 层粘土 层粉质粘土 ⑥I层粉质粘土,因此具微承压性 (3)松散岩类第I承压含水岩组:含水层主要为上更新统上河湖相的⑥-3层粉土,该层土以粉性土为主,渗透系数为& = 3. 399X10-4cm/s、Kh = 5.51XIO'1 cm/s,稳定水位标高为一4. 11m。该含水层位于拟建车站下部,其上隔水层为层粉质粘土 - 层粘土及 -2层粉质粘土,总厚度较大,因此该含水层对车站基坑开挖施工影响较小 (4)松散岩类第R承压含水岩组:含水层主要为上更新统上段冲湖〜河口相的 -2层灰色粉砂 -2粉砂层埋深在41.0m左右,稳定水位标高为一4.5m。该含水层的补给来源主要为承压水的越流补给及地下径流补给,该层土为砂性土,水量较大(5)松散岩类第II承压含水岩组:含水层主要为上更新统下段冲湖〜河口相的 层粉土夹粉土层中 该含水层土性为粉性土,水量中等 表1为勘察提供的土层参数建议值。


三、基坑周边环境情况

车站位于中山路与人民路路口,与2 号线车站十字型相交(图2、图3)。中山路和人民路路宽均为40m。1 号线车站沿中山路布设,设计为地下3层岛式车站;2号线车站沿人民路布设,设计为地下二层侧式车站。三阳广场现为无锡市商业中心,周围有大量的大型商场、商业步行街。在车站的东北面为天安大厦购物商场、崇安寺生活步行街、城中购物公园等商业,东南面为三阳百盛广场、摩天 360 商务楼、中国银行无锡分行等商业和商务;西北面为无锡商业大厦、交通银行无锡分行、财富大厦等商业和商务;西南面为无锡新世界百货、华光大厦、鸿运大酒店等,其中崇安寺步行街与枯坑边线距离为7.8m、三阳百货广场与基坑最近距离为5.7m、天安大厦距基坑盘近距离为5.18m,无锡商业大厦与基坑边线距离为4. 31m,基坑复杂的周边环境,无论是给工程设计还是施工都带大的挑战。


车站主体结构外皮距离6〜7层无锡商业大厦5m、距离7〜9层无锡新世界百货12m、 距离8〜24层中国银行无锡分行7m、距离8〜24层三阳百盛广场6〜20m、距离8层工商银行无锡分行8. 5m、距离崇安寺生活步行街地下室8m、距离7〜26层天安大厦地下室12m。根据现场物探,并经各管线単位确认,本工程影响范围内的现状管线有雨水 污水电力 电信 上水 燃气 热力等多种地下管道,管线种类多 数量大 重要程度高,情况复杂 沿中山路和人民路平行于道路方向有较多浅埋管线,对车站主体有影响的管线为埋深2.6m,800的雨水和污水合流管,车站的修建须对所有车站上方及道路两侧管线进行改移和重新敷设。


四、基坑围护及支撑体系设计

1.围护结构

本站基坑由中铁第四勘察设计院集团有限公司设计,由上海隧道工程股份有限公司实施施工。围护结构采用如下方案∶除1号线地下一层段围护采用钻孔桩+ 旋喷桩止水(局部采用 SMW 桩),其余均采用地下 连续墙围护结构。其中一号线主体基坑为地下三层,采用 1000mm 厚地下连续墙围护,二号线主体基坑为地下二层,采用 800mm 厚地下连续墙围护。地下连续墙平面布置如图 5所示。

2.支撑体系

1号线端头井地墙深度 44.2m,开挖深度约25m,顺作部分设置六道支撑两道换撑,顶板逆作部分设置六道支撑一道换撑

1号线端头井围护剖面图

3. 基坑降水

本工程为复杂降水工程,三阳广场站1号线主体结构基坑开挖面积约 7935m²,疏干井设计井深为26.0m,共36口;端头井设计井深 28.0m,共4口。1号线北侧一层附属结构基坑开挖面积约2737m²,共布置潜水疏干井11口;2号线主体结构东侧基坑开挖面积约7696m²',共布设潜水疏干井39口,2号线主体结构西侧基坑开挖面积约4344m²,共布设潜水干井22口;1号线基坑⑦;层分布区内布置7口减压井及3口观测兼备用井,在⑦-;层缺失区域,⑧-;层布置2口减压井及2口减压兼观测井;2 号线主体结构基本隔断该含水层基坑内外的水力联系,共布置4口减压井及2口观测兼备用井,井深31.0m。


4.搅拌桩加固

为减小基坑开挖对周边环境的影响,需在基坑阳角位置对被动区土体进行固,提高被动区土体抗力,采用双头深层搅拌桩加固、加固深度为地面下4m至基坑底面下4m。水混土搅拌桩施工前应根据设计进行工艺性试桩,数量不得少于2根。搅拌桩的垂直度偏差不得超过1%,桩位布置的偏差不得大于50mm,成桩直径和桩长不得小于设计值;水泥搅拌桩施工采用四提二喷工艺,水灰比0.45~0.50 或根据现场试验确定,空搅水泥掺量7%; 实搅水泥掺量为15%, 每m掺灰量51. 2kg、高效减水剂0.5%。

五、简要实测数据及分析

1.墙体测斜

以三阳广场站!号线基坑北侧Y5 Y5 断面测斜孔 CX56为例对墙体深层水平位移监测数据进行分析,CX56 测斜孔侧移值随基坑开挖深度的变化如图 10 所示。由图 10 地连墙测斜值随施工工况的变化曲线和图 11~12监测值与计算值的对比分析可以看出,本站基坑地连墙测斜值变化有以下几个特点,1)本段为逆做法施工.顶板刚度较大,使得地连墙顶端出现负位移;2)本断面测斜点显示墙体最大测斜值出现在开挖面以上1~2m的范围内,而是出现在基坑坑底以下数m处,并且随着基坑开挖深度的增加.最大位移值也渐渐向上移动,3)从以上几个工况下的监测数据与水土分算和水土合算的计算结果对比情况来看,第四步开挖到14.15m时,燃体埋深16m以上的位移监测值小于水土合算、水土分算位移值,墙深 16m至 23m,墙体实测位移值介于水上合算和水土分算计算位移值之间,墙深23m至 36m,墙体实测位移大于水土分算、水上合算位移值;第六步开挖到22.5Im时,墙体埋深12m以上的位移监测值与水土分算计算值很接近,墙深12m至26m,墙体实测位移值小于水土分算计算位移值,墙深26m至36m。

2.基坑混凝土支撑内力监测

图13显示了监测数据中有7组关于混凝土支撑轴力的监测数据,即ZL5 ZL6ZL11 ZL7 ZL22 ZL23 ZL24布测点支撑轴力随时间的变化曲线。


各道混凝土支撑随施工时间的变化如图13所示,随着施工日期混凝土支撑轴力逐渐增加 尾号为1的支撑中ZL6-1的轴力最大,为2334.5kN,尾号为2的支撑中ZL21-2的轴力最大,为6787.8kN,尾号为4的支撑中ZL24-4的轴力最大,为4952. 6kN。这7组支撑的平均最大轴力为3450kNo


六、点评

三阳广场为无锡轨道交通1号线和2号线的交汇点,是一个大型的地下综合体,开挖面积大,周边高层林立 环境复杂,包括天安大厦、无锡商业大厦、无锡新世界百货、中国银行无锡分行、三阳百盛广场等高层建筑紧挨着地下综合体,通过对地连墙和支撑轴力的监测分析可知: 

(1) 采用逆作法施工的基坑工程,其地连墙的变形与顺作法有所区别,主要表现在两个方面:

1)地连墙顶部会出现负位移,负位移的大小与顶板的刚度有关;

2)地连墙最大变形值不是出现在基坑上部1〜2m处,而是位于基坑下部,其位置与钢支撑间距 土层开挖深度等有关;

(2) 对于逆作法施工引起的围护结构的变形,可以分段采用水土分算或水土合算方法进行分析,本工程中,基坑开挖面以上釆用水土分算,开挖面以下采用水土合算时,与实际监测值较吻合;

(3) 地铁车站基坑施工,第一道混凝土支撑的轴力会随着施工工况及下部支撑的变化而变化,尤其当地连墙顶部出现负位移时,其支撑轴力可能出现拉应力。




感谢供稿作者:

王春波、丁文其、王军、武俊东、乔亚飞

(同济大学地下建筑与工程系,

同济大学岩土及地下工程教育部重点试验室,

无锡市轨道交通发展有限公司)

本文仅供学术经验分享之用

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