文/王楓 中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司 北京 102600

近年來，城市軌道交通發(fā)展迅速，城市大量修建地鐵。地鐵的建設(shè)經(jīng)常會受到城市既有環(huán)境及線路走向的制約，不可避免的對周邊建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生影響或受到制約，存在車站臨近橋梁修建的情況。明挖車站在修建的過程中，由于基坑開挖引起的變形會影響到附近橋樁的安全性，在基坑設(shè)計時必須要考慮基坑開挖對既有橋樁的影響。如何在地鐵工程建設(shè)中保證車站及既有橋梁的安全已是一個十分重要的課題。本文以成都地鐵犀浦站作為工程實例，對車站深基坑臨近鐵路橋設(shè)計方案進行探討，為后續(xù)類似工程提供參考經(jīng)驗。

1、工程概況及周邊環(huán)境

成都地鐵6號線犀浦站為地下二層島式車站，與既有地鐵2號線及成灌高鐵犀浦站（高架站臺地面站廳）換乘。地鐵6號線犀浦站基坑長275m、寬21.5m～30m、開挖深度基坑深21m，安全等級為一級。基坑大里程端頭臨近成灌高鐵高架橋，基坑與鐵路橋承臺最小距離約12m。鐵路橋基礎(chǔ)采用Φ1250摩擦樁，樁長31m，橋梁采用30m跨簡支混凝土箱梁，鐵路道床為無碴整體道床?；又ёo方案設(shè)計需考慮基坑開挖對成灌高鐵橋的不利影響，確保基坑施工期間橋梁安全及成灌高鐵正常運營。

圖1 車站與高架橋平面圖

2、 水文地質(zhì)概況

由巖土工程勘察報告可知，該工程施工場地范圍內(nèi)，地下水靜止水位埋深3.5m，水位絕對標(biāo)高為529.88～530.29m。本工程場地范圍地下水主要為第四系砂卵石層孔隙潛水。第四系砂、卵石層孔隙潛水在沖洪積細砂<2-4>及卵石層<2-9>地層中連續(xù)分布。砂層水量一般，富水性中等，透水能力中等；卵石層水量較大，富水性中等，透水能力強。場地范圍內(nèi)上覆第四系人工填土層（Q4ml）、其下為第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl），地層由上至下分別為<1-1>雜填土、<1-2>素填土、<2-2>粉質(zhì)黏土、<2-4>細砂層、<2-9-1>松散卵石、<2-9-2>稍密卵石層、<2-9-3>中密卵石層、<2-9-4>密實卵石層。

3、基坑支護方案

支護方案的選擇，應(yīng)充分考慮場地條件、地質(zhì)條件、施工能力及建筑材料，做到安全、經(jīng)濟、高效，有利于施工。根據(jù)本地區(qū)地鐵車站基坑設(shè)計經(jīng)驗，砂卵石地層多采用間隔樁+內(nèi)支撐支護體系，同時結(jié)合坑外降水，是較為安全、經(jīng)濟、便捷的基坑支護方式。由于本基坑臨近鐵路橋且基礎(chǔ)采用摩擦樁，充分考慮降水對橋樁的影響及鐵路相關(guān)部門意見，本基坑分為兩段，分別采用了咬合樁+內(nèi)支撐+坑內(nèi)降水/間隔樁+內(nèi)支撐+坑外降水兩種支護型式。詳見圖2 基坑平面布置圖。

施工順序：28～33軸臨近鐵路橋基坑先進行施工，待該范圍主體結(jié)構(gòu)澆筑完成后再對1～28軸范圍基坑進行開挖及主體結(jié)構(gòu)澆筑。

圖2 基坑平面布置圖

3.1 基坑1～28軸（間隔樁）

圍護樁采用φ1200@2000鉆孔樁，圍護樁嵌固深度4m，樁間土采用150mm厚C20網(wǎng)噴砼封閉，基坑中部設(shè)格構(gòu)柱?；由?1m，豎向共設(shè)置三道支撐，第一道支撐采用800×800砼支撐，支撐水平間距9m，第二、三道支撐采用φ609×16鋼支撐，支撐水平間距3.0m。施工中采用坑外降水。

3.2 基坑28～33軸（咬合樁）

圍護樁采用φ1200@900全套管咬合樁，其中圍護樁鋼筋籠采用@1800間隔布置，圍護樁嵌固深度9m，基坑中部設(shè)格構(gòu)柱?；由?1m，豎向共設(shè)置三道支撐，第一道、第二道支撐采用800×800砼支撐，支撐水平間距5m，第三道支撐采用φ609×16鋼支撐，支撐水平間距3.0m。施工中采用坑內(nèi)降水。基坑端頭至橋樁之間土體采用袖閥管注漿加固，加固深度至基坑底以下3m。

4、計算分析

4.1 咬合樁圍護計算

本基坑圍護結(jié)構(gòu)采用北京理正深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件進行計算。圍護結(jié)構(gòu)受力計算模擬開挖及回筑施工全過程，開挖和回筑過程按基坑內(nèi)降水至基底下1m考慮。葷素咬合樁安排樁進行計算較為保守，偏于不經(jīng)濟，但考慮到本工程涉及對高速鐵路橋的影響，因此出于安全考慮仍安排樁進行計算。根據(jù)計算，圍護樁最大水平位移11.27mm，地表沉降最大12mm，滿足地面最大沉降量≤0.15%H，支護結(jié)構(gòu)最大水平位移≤0.15%H且≤30mm的要求；流土穩(wěn)定性安全系數(shù)K = 2.497 >1.6,滿足規(guī)范要求。

圖3 圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖

圖4 地面沉降圖

4.2 鐵路橋沉降分析

本工程采用地層結(jié)構(gòu)荷載模型，以Midas GTS NX有限元計算軟件建立模型，對基坑施工開挖支護過程引起橋梁沉降變形進行模擬分析。

圖5 橋梁水平位移簡圖

圖6 橋梁豎向位移簡圖

根據(jù)計算結(jié)果顯示車站基坑圍護樁最大水平位移14.8mm；橋樁最大水平位移1.04mm，豎向位移1.07mm，最大差異沉降差0.5mm，滿足相關(guān)要求。

結(jié)論：

（1）基坑鄰近橋梁，應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)型式、基礎(chǔ)型式等，應(yīng)充分考慮施工降水對橋梁的沉降影響，對沉降敏感的橋梁基坑施工期間盡量采用止水措施。

（2）砂卵石地層為強透水層，通常采用降水施工，但根據(jù)工程需要需采用止水時，可采用咬合樁懸掛式帷幕進行止水。

（3）圍護樁與橋樁之間土體加固后，減小了圍護樁及橋樁的位移，有效的保護了橋樁安全。

（4）車站主體基坑分別采用了兩種圍護結(jié)構(gòu)型式，車站分段施工，既確保了鐵路橋安全，又充分考慮了工程經(jīng)濟性、施工便利性，為后續(xù)類似工程提供了參考。