［摘  要］长沙锦泰广场地铁车站主体基坑选用桩 + 内支撑( 锚索) 的支护型式，通过优化计算分析，将东端扩大段砼支撑改为钢支撑，并对围护桩的理论变形值和监测数据进行的对比分析，结果表明，采用钢支撑方案，不仅保证了基坑安全，而且节约建设成本，经济效益相当显著。

［关键词］车站基坑; 支撑; 优化分析

 

      锦泰广场站位于芙蓉区主干道东二环以西、锦泰家园以北、锦泰广场南侧，沿锦泰广场南侧马路东西方向设置于道路下方。车站西北角有一南北走向的 2 层楼房，与基坑侧壁距离为 4． 2 m，南侧为锦泰家园，住宅楼为 11 ～13 层楼房，与基坑侧壁距离约为 13． 0 m，锦泰商务大厦为 7 层楼房，与基坑侧壁距离为 4． 2 m。西端为火锦区间的盾构始发井，东端为锦万区间盾构始发井。

      车站为地下二层岛式站台车站，车站总长181. 6 m，标准段外包宽 18． 7 m，共设有 3 个出入口、2 个消防疏散口和 2 组风亭。

 

      场地土层自上而下有: 杂填土，层厚 1． 60 ～7. 45 m，平均 4． 11 m; 素填土，层厚 4． 50 ～ 5． 40 m，平均 4． 95 m; 淤泥质粘土，层厚 0． 40 ～2． 00 m，平均1． 16 m; 卵石，层厚 1． 30 ～ 2． 00 m，平均 1． 65 m; 粉质粘土，层厚 0． 30 ～5． 90 m，平均 2． 13 m; 细砂，层厚 0． 50 ～ 2． 20 m，平均 1． 08 m; 中砂，层厚 0． 40 ～2． 20 m，平均 1． 36 m; 砾砂，层厚 0． 70 ～ 3． 60 m，平均 1． 75 m; 圆砾，层厚 1． 70 ～5． 30 m，平均 3． 47 m;卵石，层厚 0． 60 ～7． 60 m，平均 2． 59 m; 粉质粘土，层厚 0． 20 ～1． 20 m，平均 0． 54 m; 强风化泥质粉砂岩，层厚 0． 30 ～7． 00 m，平均 1． 99 m; 中风化泥质粉砂岩，厚度 2． 39 ～30． 75 m，顶面埋藏深度 10． 00 ～36． 50 m，相当于标高 － 3． 50 ～ 22． 81 m; 中风化粉砂质泥岩，厚度 2． 80 ～5． 80 m，顶面埋藏深度 14． 10 ～29． 90m，相当于标高 3． 69 ～ 18． 56 m; 岩土层的物理力学性质见表 1。

      场地地下水类型分为第四系人工填土层中的上层滞水、第四系砂卵石层中的孔隙潜水及强 ～ 中风化基岩裂隙水。其中第四系含水地层主要以上更新统砂、圆砾、卵石层为主，其含水性能与充填物的形状、大小、颗粒级配及粘粒含量等有密切关系，属中等 ～ 强透水含水层。第四系其余土层中的人工填土透水性一般，而冲积粉质粘土及残积土层透水性最弱。基岩裂隙承压水量较小，迳流条件较差。

      地下水位潜水稳定水位埋深 1． 50 ～6． 20 m，基岩裂隙水稳定水位埋深为 2． 71 ～ 3． 07 m。地下水位变化主要受气候及湘江水域的控制，每年 4 ～9 月份为雨季，大气降水丰沛，是地下水的补给期，其水位会明显上升，而每年 10 月 ～ 次年 3 月为地下水的消耗期，地下水位随之下降，年变化幅度 5． 00 ～8. 00 m。

 

      车站主体基坑选用桩 + 内支撑( 锚索) 的支护型式，坑外采用桩间高压旋喷桩止水。西端盾构端头段和标准段第一道采用砼支撑，第二、三道支撑采用直径 609 mm( 壁厚 16 mm) 的钢管撑，东端扩大头三道支撑全部采用砼支撑，轨排井设在标准段，基坑采用桩 + 预应力锚索支护( 见图 1) 。

      钢筋混凝土支撑是目前我国应用较为广泛的一种支撑形式，其施工简便，刚度大、变形小，基坑变形控制的可靠度较高，可根据基坑平面形状，浇筑成任意形状; 但施工工期长，且支撑材料不能重复使用，不经济，而且支撑拆除比较困难。钢支撑是一种装配式支撑体系，其施工简便，构件可多次重复利用，拆除比较方便。

      根据车站所处周边环境及工程地质，水文地质条件和前期基坑开挖监测数据，本次设计将东端扩大头第三道砼支撑改为钢支撑，原设计采用间距9 m 的 800 mm × 1 000 mm 的砼支撑。现拟采用间距 3 m 的直径 609 mm( 壁厚 16 mm) 的钢管撑，预加 600 kN 的轴力( 见图 2) 。

      基坑开挖深度为 17． 31 m，采用 Φ 1200@ 1350灌注桩围护结构，桩长为 21． 59 m，桩顶标高为32. 85 m。计算时考虑地面超载 20 kPa。计算模型简图如图 3 所示，支撑参数见表 2，计算结构如下。

      计算模型简图如图 3 所示，支撑参数见表 3，计算结构如下。

      通过计算可知: 优化后方案中的桩体水平位移由 8． 6 mm 减少至 8． 1 mm，负弯矩由 1 149． 6 kN·m 增大至 1 152． 8 kN·m，正弯矩由 1 149． 6 kN·m减少至 1 067． 8 kN·m，负剪力由 802． 4 kN 增大至838． 1 kN，正剪力由 538． 5 kN 减少至 502． 7 kN。这是因钢支撑预加轴力后减少了桩体水平位移，以致负弯矩和负剪力增加，正弯矩和正剪力减少，其符合力学理论。

      选取基坑东端扩大头围护桩 lCJ022 号测斜导管测量数据，根据基坑分别开挖至第二道支撑、第三道支撑和见底工况的数据记录，整理出测点桩体水平位移的监测结果比于理论计算结果比较如图 4 ～图 6 所示。从图可知在深基坑开挖过程中，测点的水平位移随开挖的进行而逐步发展，整个施工过程中桩体最大水平位移为 5． 48 mm，未达到预警值，在桩底处位移趋向于 0，桩顶处位移较大，由于第三道钢支撑预加轴力后使得基坑开挖见底工况条件下的最大水平位移值小于基坑开挖至第三道支撑工况条件下的最大位移值。其监测数据的变化规律与理论计算结果相符。

      根据车站所处周边环境及工程地质，水文地质条件和前期基坑开挖监测情况，通过理论计算分析了基坑的优化方案，并于监测数据进行了对比，结果表明基坑不仅安全，且节约了建设成本，同时为以后相应的地质条件下的基坑设计提供了依据。

 

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