广州地铁一号线东山口站深基坑开挖与支护技术

广州地铁一号线东山口站深基坑开挖与支护技术内容提要：本文介绍广州地铁一号线东山口站在复杂的地质条件、周边环境恶劣和施工条件极为复杂的情况下，选择合理的支护型式和开挖方式，安全而快速地完成了深基坑的开挖。关键词：基坑钢支撑开挖监控量测爆破工程概况东山口站位于广州市主干道中山一路北侧，东端处于农林上路和农林东路之间，西端紧邻东山口五叉路口，车站南侧紧靠建筑物密集。车站内地形起伏变化较大，中间高，东西两端低，北面高，南面低，施工围挡距结构仅1～2m，施工场地极为狭窄。位于车站西北角的燕子楼的桩基础距车站围护结构仅0.5m。详见图1。图1车站总体平面布置图车站处于黄花冈台地，上部浮土为第四系冲、洪积层，主要为杂填土、淤泥质粘土、粉质粘土等，下伏基岩为上白垩系上大朗山组粉砂岩、泥质粉砂岩、含砂砾岩和砾岩，基坑范围内基岩分为强、中、微三个风化岩，强风化岩可以用挖掘机直接开挖，中风化岩由于坚硬，强度大，需要采用打眼爆破方式进行开挖。基坑东西长292m,南北宽21.3～26.91m，开挖深度13.4～20.89m，开挖土石方总量约13万方，其中石方量约3万方。施工支护结构设计与计算2．1施工支护结构基坑开挖的土体支护选为护壁桩，在施工完毕后也作为永久结构的一部分参与侧墙受力。护壁桩插入底板位置以下深度，对微风化、中风化和强风化岩分别为2.5、3.5和4.5m。如底板以下仍为土层，则插入深度加长。随着基坑向下开挖，从上到下共设置三道钢管水平支撑，支撑沿基坑的纵向水平距离为5.4m，支撑为Φ700的钢管，壁厚分15mm和11mm两种，支撑的端部与爪形托架相连，托架主要由三根Φ250、厚10mm的钢管组成，分别撑住相邻的三根护壁桩。在架设水平支撑时，用千斤顶施加300kN的预压力。2.2计算参数的选定与计算分析手段按照结构的实际埋深与两侧土层的实际分层情况确定岩土介质的计算参数，结构构件的力学参数则根据实际截面大小及所用材料确定，方案中护壁桩的直径为Φ1200mm，间距1800mm，考虑护壁桩的施工浇筑条件可能较差，对其变形模量Ec乘折减系数0.8。另外为偏于安全，也不考虑桩与侧墙衬砌之间的网喷砼的作用。地下水位取当地最低地表下0.5m。堡动膏尸图幼2辱车站地质横剖珍面图娃地表处紧靠车毛站北侧侧墙有周已建的多层房丧屋，在验算时知则包括已建房俊屋重量对车站程结构的影响，亦每层房屋折合骤成果15kN/呢m惰2究，对一般液的室6熊～辉7普层房屋丽为少9领0概～物105绘k歌N/隙m获2吹，这些房屋基荒础的埋深不清乔。保守地将其五作用于地表来订考虑。昏施工支护结构拍所受的荷载除影土压力外，包烟括两侧地表处旋有喝20川kN队/祖m2跌施工荷载。计嘴算施工支护时滔，由于降低了敏地下水，不考痰虑地下水的侧危压力。鲜计算分析采用姿土工专用贞的娃PLAXI纷S取有限元分析程朵序。对施工支挨护按照施工顺品序，计算出自旧上而下开挖并城逐一设置支撑岛，以及自下而向上构筑永久结剧构并逐一拆除梢支撑的每一阶亦段的内力与变装形，从中寻求属最不利的阶段煎，以及施工过暗程中护壁桩与择支撑所经历过半的最大内力与宴最大变形。接2.爆3吐施工支护结构街计算污取最不利的车烫站东段进行分顽析。此处基坑攻北侧土体按高豆出南习侧诚5.5权m毅计算，在距离本北侧护壁至桩穿4伍m溜以远处有已建猫的勉6负层房屋。按最至不利的地表荷困载分布，即北提侧离阅桩拐4蚕m壳以远处作用均炮布荷壁载穴90养K短N/芳m2夫，在桩与房屋笨之间轰的唱4劣m弯宽地表则作用及施工荷身载裤20肃kN/m2勤；因整个支护内此时向南位移野，南侧地表荷舰载将起到有利午作用，取为零闷值。旨由于北侧地面仗高出南备侧肤5.5引m筝，在三道水平祸支撑之上再设眯置一斜撑以控腥制顶端的水平健位移。此外对及所有支撑考辆虑促300妹KN寿的预应力，计哨算步骤为：铺架设斜撑及第陡一道水平支撑吴，开挖惠至追5.5仙m雀深；深架设第二道水叹平支撑，再开写挖理至住10醋m哲深；舒架设第三道水络平支撑，在开币挖存至墙14.5涨m奉深；久在开挖议至促19哄m部深；幸建造底板，拆殖除第三道水平南支撑；旋建造楼板，拆恶除第二道水平么支撑。句各施工阶段支村撑的轴力见后绢体系内的最大下变形和内力均倾发生在第孔（虏5炼）阶段即浇筑非完底板并拆除吼最下面一道支吗撑之后，这时伏体系变形见赴图墨3黑，右桩顶的水饼平位移约直为持19误mm塌，左桩顶的最炒大位移在其中乌部慧为睬13.5末mm耳，桩内力图见洽图隔4拨。赖水平支杀撑轰2贷中出现的轴力麦最大，轿达后1574日k乐N潮，桩的最大弯优矩为北鞭桩安1242手KN-m套、南池桩坏943坚KN-m落，桩径均嫩为捷Φ慢1200m困m已。固从予图民3顽可见，地表沉告降深仅统3盗mm忽左右，不构成蛋对地面房屋的铃威胁。北侧桩圆的最大位胀移踢13.5圈mm迅在许可值之内以。南侧桩的最脉大位移虽然稍昨大些，但发生科在顶端且反向蛛挤压土体以侧肥，故不致产生苦危害。梁钢管支撑在同糕一基坑内，上姨下三道支撑受虎到的最大轴力轧也不同，负荷叶最大的是第二谈道支撑，其次鸭是第三道支撑艺，最上面支撑田受力最小。为慨了节约材料，桐将支撑分成两德种壁厚尺寸，念用于不同受力秆地段。斥惊羞图蓬3期车站东段在最状下面一钩道罗搂内思谣图浊4球南侧围护桩受商力图尤邻窑支撑拆除后受蚊力分析图屋对于姜=15由mm抵钢管，承受最蚂大压力恐为缘210金t块，自重引起的示附加弯矩妨约昨17井t-m桌，考虑端部偶拥然偏心，保守桂的取偏心距谷为中200热mm个，有偶然偏心牌弯敢矩愧42泄t-m洞，其可能的作叛用方向一般与袋自重引起的附昆加弯矩相反，探按有关规范算辽得钢管中的计抖算应力箩为贸210M记pa练，符合要求。探对于罚=11盏mm亮钢管，承受最剪大压力羡为汇1000漂kN睬，算得钢管计踩算应力不愉足订140Mp掩a赏，低于允许强减度设计驳值窑215Mp把a病较多。并从计算结果可宫见，车站的多竞数地段雅用浑Φ欲800腔mm惠的灌注桩也能齐满足强度及变巡形要求，施工纽中统一采拥用运Φ今1200此mm剑灌注桩。在侧妨边有已建房屋微及基坑较深伍（候>16午m失）和土质较差滑的区段配筋率啄稍高。寺3芒、基坑土石方经的开挖方案及疫实施摘3.办1讯基坑开挖过程院中的总体部署群3.1.穷1未根据东山口站煤的地形、地质蕉条件和周边环裤境的特点，基械坑开挖由中间踏开沟，自上而递下分阶段开挖满，台阶式施工舰，自东西向两既端推进，从东深西两端出土。敞为减少装载的暮倒运环节，采争用运输公路直钟接下坑，挖掘谣机开挖后直接肉装自卸汽车运百输为主的开挖忙方法。这样可屋开辟两个独立符的开挖工作面储，为保证基坑底的开挖进度创愉造了条件。剂3.1.谋2堤由基坑钢支撑牙上下排的标高州确定上下分阶迹段标高。怎3.1.竿3僚在基坑横向开使挖上事先考虑存多种开挖方案申：爱3.1.3.轻1陆先开挖中间部营分后开挖南侧捐（地势较低）萝，再开挖北侧监（地势较高）胳。壳3.1.3.俊2毁先开挖南半部搅分，后开挖北狗半部分；本在施工过程中制根据监测结果朱，调整横向上誉的开挖方案。岔3.1.寸4固加强开挖过程丰中的监控量测油，掌握开挖过权程中围护结构息的变形速率和凭力学动态，了悔解施工对周围温环境的影响，葱监测资料及时廊整理，反馈信轧息，用以不断吉调整开挖速度聪和开挖方案，剥指导施工，严拳防超挖，力求刷把基坑开挖对密周围环境的影俘响减少到最低腰程度。晒3.顾2利开挖程序清基坑在开挖高限度上分阶段开咬挖，由于西部刊地势较低，上笼下分两个阶段里，东部地势较魂高，上下分三祖个阶段，西端炸基坑开挖顺序尾见淘图急5袖。貌鞠扒放痕暑职赶图倒5荒土方开挖顺序添横剖面图锯3.2.傲1侄第一阶段开挖住顺序编南段部分开挖住由两端向中间肾已堑沟型式相甚向开挖，随后额北半部分开挖馅时自中间沟槽迁开始分别向东手西两侧相背开垄挖，边挖边支朝撑。采取这种睬开挖方式，除摧了考虑北侧电专信管线改移的病时空关系外，焦另一个重要原低因就是北侧地组形高，建筑物见高而密集，基卧坑周围土体压肥力较大，南侧孙地势较低，而触且紧靠中山一顿路南侧道路（丝相济距辞2剃米多），基坑套周围土体压力烘较小，后开挖稳北半部分可以厌减少其暴露时隐间，减少基坑竹基坑收敛。第嫌一阶段开挖顺浆见喘图罗6喷。土图摸6纲第一阶段开挖哥顺序平面布置姿图据3.2.失2蒸第二、三阶段用开挖顺序熄在第一阶段开宴挖完毕后，由拾两端向中间开灯挖斜沟至第二兔阶段底部标高面，东西方向拉锅通，在拉通的撇中间部位横向扑拉横沟，自横搂沟开始向东西沈两端相背开挖屈第四部分，当贱第弦4俭部分两个相背刷的工作面距离矿达疾到填30疗m吼左右时，又从叼中间向第三阶巩段下挖横沟，乱即开挖爷第融5寒部分至基坑底站这样就形成了孙两独立的开挖隆系统，每个系枪统上下两个或屋三个台阶，可蝴以交替开挖，舟也可以齐头并姓进，同步开挖灯，保持超前关牙系喘1预0仍～范15塔m叨，每个独立的暮系统布蜓置毒2牺～莲3贤台挖掘机同时鼠作业。第二、呆第三阶段开挖矮顺序详见躁图擦7市。这样既可以凯有效地降低基粥坑的收敛速度昨，又能保证基瞧坑的开挖进度正，为下一步主胆体结构的施工轨和整个工程进难度创造有利条年件。钞图祖7按第二、三阶段厅开挖顺序平面旗布置图默3.2.愤3脸当基坑开挖到虏东西两个端头卵时，为确保东窑西两个端头的夜（特别是西端打头紧邻东山口壁五叉路口）的混稳定性，暂由传挖掘机卸土至絮帽梁标高以教下硬4廊m摊左右处，暂时斥不挖，以平衡法端头土体侧压岗。待附近段的抹墙板柱框架结屿构完全达到设厚计强度后，在税西端邻近段主霜体结构顶板中真间和西端帽梁侨中间部位之间渡架设一道与基汽坑横向支撑一菜样的纵向支撑泰，在东端帽梁佣和邻近部位南派北侧围护桩顶排部帽梁之间安大设临时八字撑控（铃I4柳0毛工字钢）。在讲安设好两个端方部的加强支撑饼后，利用两端亏已预先安设好悲的龙门架系统扁，用吊斗将土希石方吊运到邻疼近段主体结构粗的顶板上，作铜为道路回填土萌。污3香．财3膏基坑支护购3.3.遣1炎基坑的支护型喇式首先要满足激如下功能：哨3.趟3.1惑.喘1阶在基坑开挖时填和车站主体结拨构钢筋混凝土痕施作前保护围冶护结构的稳定认。渡3拖滤有效地控制基照坑收敛和位移航3.档度便于基坑土石欣方的开挖镜3.3.1.体4劳确保在支撑拆市除时不至于对号主体结构产生腿影响凡3.照3.2辈根据围护结构押内力分析和工摧艺技术原则，若经过多种方案允比较，我们采出用了三桩一主抛撑、每个主撑绪两端有三个次示撑、每个次撑扮分别支撑一条卸桩的型式，钩钢醉收批浮僵图地8沾钢支撑型式图亡支撑的型式详百见腔图秩8臣，其水平间距梦为治5.4膊m食，基坑在垂直盾高度上分别设反两排或三排，干在车站西部基糟坑北侧紧邻围扁护结构（相距宫仅湾0.5顽m仆）有一幢七层而楼宇，为确保衰其安全性，在富它的附近采用婚竖向架设三排专钢支撑的支护童方式。这样基皂坑南北两侧的喷所有围护桩在怨基坑开挖后都伞有放2谈～孕3视排支撑，确保秤了基坑的稳定东和安全。昼3.呜3.菜3投东山口站周围狸建筑物密集而滑且高大，钢支皮撑的加工与架钉设对围护结构浩的稳定至关重叮要。首先，保播证钢支撑的加暖工质量，控制脸加工后钢支撑酒轴线的偏心度扣在已10m剂m缸内，钢支撑法历兰盘接头处的妹螺栓要经过严淘格检验后才能腾使用，法兰盘下用螺栓对接后酒再在法兰盘接扇头处上下左右奥四个边用钢板隐（省б仰=12m租m侧）加以焊接，造这是保证钢支生撑衫稳定工作的前株提。钢支撑在捆架设前还须准蜡确放出支撑点摧位置，保证钢玉支撑与墙面垂恭直。每个钢支筝撑的次撑架设帐后用钢丝绳吊魂拉在预埋在围德护帽梁上的吊忆钩上。钢支撑圣架设时严格按储设计要求，每腹撑增加预应甜力费100瓶～粉300k钱N怖。突3.居3.脱4疯在基坑开挖过置程中，钢支撑脂应随着工作面凯的开挖，随挖抓随支，但架设互过早会影响施市工机械的运作帆，设置过晚则事危及基坑安全谋。就这个问题稿我们的实际做垫法是当基开挖忙钢支撑设计位舞置畅下璃1稻m灾时，先不挖基诸坑两侧土体，走而从中间挖萄一腐6茧m障左右宽饺、逝4费～肥5胜m稿深的槽后，立稻即架设钢支撑炉，在钢支撑安草装完毕后，再霸挖除两侧土体厌，这样施工既吴保证了机械的肥作业空间，又切有效地保证了免围护结构的稳耀定，我们认为拦这是一个成功致的施工方法。脚深4菠、施工对周围托环境的影响倾基坑的监测工蛛作随着车站主惑体结构的封顶啦而结束，监测户最后结果如下判：范4.民1群基坑收敛粘车站沿基坑纵西向布置凉的狸1仿2希条南北收敛测创线，托有敞1膝1怕条测线收敛值捐在允许范围（亩小岁于明50m迹m汽）内，只有一典条测倡线巡D1挑9万－等1进累计收敛值鼠达思68m石m辨。盒4.暴2多地表沉降许基坑两侧及东欺西端地表沉降访均在允许值（我小云于货30m氏m闪）内，其中最晋关键地段基坑芝西部北侧燕子蓄楼段丝的傍C4识7奴、塑C4岗8肝、余C4域9匪三点地表沉降利在表3.45m锈m短范围内，远远抚小于允许值。坦基坑中部农林察大厦纤南花C2胞6架、袭C3越6垮、服C3石7榨、外C3房8榴四个观测点累纸计沉降值镰为岁4完～歼21m雪m骤，小于允许沉围降值。祥4.并3终建筑物倾斜、照沉降、裂缝江通过对基坑北骡侧燕子楼、农腿林大厦、农林立办事处、百好料门招待所等几舍幢楼宇或房屋桶的倾斜观测，恶非常微小。这鞋些建筑物累计光沉降值变化饮在庄2读～善4.5m回m更，远远小于允混许沉降值（小族于滑30m炭m组）。从基坑开看挖到主体结构弱竣工一年多时妖间内，这些建疫筑物的裂缝没脱有变化。5、结论叛5啊．田1吵从基坑开挖完菠后的监测资料示可以看出，东宫山口车站的沉秩基坑开挖是非姥常成功的。佩2掘从东山口车站拨深基坑的成功舰开挖，我们可锐以总结出以下的经验：异报选择合理的开筋挖方案可以有典效地减小基坑属开挖时对周围证环境的影响。僚公选择良好的支俗护形式是深基子坑安全开挖的夏保证。睡蜂正确处理基坑阿土石方的开挖