深圳地鐵文化中心站土釘墻錨索組合支護設計

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　摘　要： 概括介紹了深圳地鐵文化中心站基坑支護設計的結構選型、設計理論、計算方法、構造要求以及造價分析等，以期對同類型的基坑支護設計有所幫助。

　　關鍵詞：基坑支護；土釘墻；錨索；造價

　　1、工程概況地鐵文化中心站是深圳地鐵一期工程4 號線終點站，站址位于蓮花山南側，為臺地地貌，地形較平坦，地面無建筑物。車站采用明挖法施工，基坑長169. 9 m ， 寬36. 1～73. 6 m ， 平均開挖深度為16. 8 m.站區(qū)內(nèi)上覆第四系統(tǒng)中更新統(tǒng)殘積層（Oe1 2） ，下伏燕山期花崗巖（γ3 5） ，局部夾輝綠巖巖脈，土層物理力學參數(shù)分述如下：

　　（1） 第四系中更新統(tǒng)殘積層（Qe1 2）

　?、?礫質(zhì)粘性土。堅硬至可塑，厚0～13. 4 m ， fk = 230 kPa .② 礫質(zhì)粘性土。硬塑至軟塑，厚0～11. 8 m ， fk = 200 kPa .

　?。?） 燕山期花崗巖（γ3 5）

　　① 全風化巖。呈土夾砂礫狀，厚0. 4～10. 5 m ， fk = 300 kPa .② 強風化巖。呈碎塊狀，厚0. 4～10. 5 m ， fk = 500 kPa .③ 中等風化巖。巖芯呈短柱狀，厚0～1. 0 m ， fk = 1 000 kPa .④ 微風化巖。巖芯呈柱狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖質(zhì)較堅硬， fk = 1 500 kPa .

　?。?） 輝綠巖① 中等風化巖。巖芯呈短柱狀，厚0～1. 2 m ， fk = 1 000 kPa .② 微風化巖。巖芯呈柱狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖質(zhì)較堅硬， fk = 1 500 kPa .車站范圍內(nèi)地下水為第四系孔隙潛水及少量基巖裂隙水，水位埋深2. 8～4. 3 m ， 變幅1. 0 m 左右， 主要補給源為大氣降水。礫質(zhì)粘性土滲透系數(shù)為 0. 8 m/ d ， 砂質(zhì)粘性土滲透系數(shù)為0. 8 m/ d ， 全風化花崗巖滲透系數(shù)為1. 0 m/ d ， 強風化花崗巖滲透系數(shù)為2. 5 m/ d .

　　2 、基坑支護方案設計文化中心站施工場地開闊，地面無建筑，施工與交通基本無干擾，故采用明挖法施工，基坑平均開挖深度為16. 8 m ； 結合深圳地區(qū)的基坑支護經(jīng)驗，根據(jù)該站位的地質(zhì)資料，確定方案。由土釘墻+ 預應力錨索。邊坡坡率為1∶0. 3 .見表1.

　　表1 　支護結構方案優(yōu)缺點比較表

　　同濟大學，現(xiàn)從事城市軌道交通設計工作。

　　3 、文化中心站土釘墻支護設計

　　3. 1 、支護形式設計受用地紅線的制約，并結合主體結構斷面，文化中心站土釘墻支護設計為3 種形式：（1） 坡率1 ：0. 3 的單坡，共13 排土釘，從坡頂向下第3 排和第7 排跳打預應力錨索，錨索部位下設連續(xù)鋼筋混凝土暗梁，暗梁尺寸300 mm ×400 mm .（2） 支護設計為上下兩段墻體，中間設0. 63 m 寬的平臺，上段墻體平均高為10. 33 m ， 下段墻體高6. 42 m ， 坡率為1 ：0. 3 ， 共13 排土釘，從坡頂向下第3 排和第7 排跳打預應力錨索，錨索部位下設連續(xù)鋼筋混凝土暗梁，暗梁尺寸300 mm ×400 mm .（3） 支護設計為上下兩段墻體，中間設2. 62～ 2.78 m 寬的平臺，上段墻體平均高10. 33 m ， 下段墻體高6. 42 m ， 坡率均為1 ：0. 3 ， 共13 排土釘，從坡頂向下第3 排跳打預應力錨索，錨索部位下設連續(xù)鋼筋混凝土暗梁，暗梁尺寸300 mm ×400 mm .

　　3. 2 、土釘設計土釘是置于基坑邊坡土體中，以較密間距排列的細長金屬桿，土釘依靠它與土體接觸面上的摩擦力，與其周圍土體形成一個有自承能力的擋土墻體系。設計中考慮到場地土質(zhì)條件較好，易于成孔，故采用注漿錨桿為土釘。根據(jù)深圳地區(qū)規(guī)范并結合當?shù)亟?jīng)驗，初步選定土釘長度L = 0. 8 h（h 為基坑高度），進而對土釘抗拔力作檢算，使土釘長度同時滿足基坑整體穩(wěn)定和釘體內(nèi)部穩(wěn)定。從理論上講，土釘?shù)膬A角為水平最好，但是考慮到諸多施工因素及注漿效果，土釘與水平面之間設計為10°的傾角。土釘采用C20 水泥砂漿為注漿材料，上墻段利用自重壓力滲透注漿，下墻段土釘需要有較高的抗拔力， 故采用壓力注漿，注漿壓力為0. 3～0. 5 MPa .

　　 3. 3 、錨索設計預應力錨索與錨桿有相似之處，但作用機理不同，預應力錨索主要作用是約束土釘墻的位移，它分為錨固段和自由段。錨固段產(chǎn)生的拉力沿自由段并通過錨座傳遞到腰梁，再由腰梁傳給土釘墻，決定拉錨結構安全與穩(wěn)定的關鍵因素是相鄰土體能否提供足夠的抗力，以限制結構位移。文化中心站的預應力錨索采用3 根7Φ5 的鋼絞線，錨索鉆孔孔徑150 mm ， 錨索極限抗拔力為400 kN ， 設計最大軸向力為250 kN ， 張拉鎖定拉力為200 kN .

　　3. 4 、網(wǎng)噴混凝土設計噴射混凝土采用C20 早強混凝土， 厚度100 mm ； 鋼筋網(wǎng)選用Φ8 Ⅰ 級鋼，間距200 mm ×200 mm ， 鋼筋之間搭接考慮到方便施工的角度，沒有要求做彎鋼，長度定為400 mm ， 網(wǎng)片的接頭宜采用搭接加點焊，加強處采用焊接。

　　3. 5 、降水井設計在坑外設深井井點降水，井的深度根據(jù)降水曲線的坡度確定，為24 m ； 井點數(shù)量經(jīng)基坑涌水量計算確定，共46 孔，井點間距為12～15 m .由于基坑兩端較寬，故有8 個井點布置在基坑內(nèi)。

　　3. 6 、監(jiān)測設計監(jiān)測是土釘墻支護設計信息化設計得以實現(xiàn)的依托，還是土釘墻支護成功與否的保障。文化中心站基坑共設7 項監(jiān)測內(nèi)容，詳見表2 .

　　表2 　監(jiān)測項目及頻率

　　4 、設計總結土釘墻支護結構有其特定的適用范圍，對地質(zhì)條件、地面及地下空間環(huán)境要求較高。但由于其設備投入少、工期短、造價省、無噪音，以及信息化設計施工、動態(tài)管理易于保證支護安全，正逐步得到研究和推廣。