某地铁车站主体基坑设计

1. 基坑概况

车站为地下两层车站，主体标准段基坑开挖深度约17.3m，宽度为21.7m，场地内地下水位高，基坑范围内含水层④1粉质粘土夹粉土，⑤1层粉土较厚，且含水量丰富。综合考虑基坑特点、地质条件及周边环境，结合周边城市地铁基坑设计施工经验，采用地下连续墙加内支撑的围护型式。车站采用明挖顺作法施工。 2. 工程地质概况

根据详细勘察阶段工程地质勘察资料，车站底板位于⑥3层粘土中，开挖深度内依次为①层填土、③1层粘土层、④1粉质粘土夹粉土，⑤1层粉土，⑥2层粉质粘土；开挖面以下依次为⑥3层粘土，⑥4 层粉质粘土，⑧1层粉质粘土夹粉土，⑧2层粉砂夹粉土、⑨2层粉质粘土，土层物理力学性质指标见附表。

勘察期间为11月份~12月份，平均月雨量约50~100毫米，根据地下水的赋存条件和水力特征，勘探期间场地地下水主要为孔隙潜水及承压水。

1）潜水

孔隙潜水主要赋存于①填土中。勘察期间测得潜水水位埋深约为0.70～1.50m，水位标高约为3.52～4.33m，本地区潜水水位年变化幅度约为0.5m。

2）承压水

承压水本次勘探深度范围内揭示的承压水分为第Ⅰ层承压水和第Ⅱ层承压水。第Ⅰ层承压水主要埋藏于⑤1、⑧2层粉土、粉砂中，其中⑤1为Ⅰ1承压含水层，⑧2为Ⅰ2承压含水层，其主要补给源为滆湖水的侧向补给，排泄途径亦相同，水量较丰富。结合区域水文资料综合成果所得，Ⅰ1层承压水埋深为地面下 2.82～3.32m，标高为1.71～2.10m，Ⅰ2层承压水埋深为地面下 9.69～9.73m，标高为-4.64～-4.72m。 3. 基坑安全等级及环境保护标准

车站周边以厂房及空地为主，道路红线距离较宽，周边具备相应的施工场地，综合基坑本身情况及周边环境，车站主体基坑安全保护等级定为二级，即坑外地表最大沉降量≤0.2%H，围护墙体最大水平位移≤0.3%H，H为基坑深度。 4. 基坑围护设计方案

本站主体围护结构采用800mm厚地下连续墙+内支撑的围护体系。围护横剖面图如下：

标准段围护结构横剖面图

基坑开挖深度约17.3m，从围护结构横剖图可知，车站基坑坑底基本位于⑥3层粘土层。标准段地连墙墙趾插入⑧2层粉砂夹粉土层， 坑底抗突涌计算如下：

工点 承压名称 标准段 ⑧2 21.6 34.4 9.69 85.14 119.1 0.71 是 14.98 4.17 承压含水层承压含水层水层 顶板埋深（m） 底板埋深（m） 承压 水位埋深 γm(t+△t) (kPa) γm(t+△t) /Pw 是否 突突涌临界 深度 需降水头 Pw (kPa) 涌 （m） 经计算坑底抗突涌不满足，在地连墙底再加一段素混凝土段，进入⑨2层粉质粘土层以隔断⑧2层承压水。地连墙插入深度14m，素混凝土墙6m，墙趾进入⑨2粉质粘土层。

车站标准段基坑内支撑体系采用一道混凝土支撑（第一道）+三道钢支撑+一道换撑。第一道混凝土支撑截面尺寸为800mm×800mm，水平间距为7m~9m，顶圈梁截面尺寸为900mm×800mm，系杆截面尺寸为400mm×600mm，其余钢管支撑为Φ609x16，间距3m左右。

支撑下采用4L140×14型钢格构柱加Φ800钻孔灌注桩作立柱桩，立柱截面尺寸为420mm×420mm，插入立柱桩内2.5m，钻孔灌注桩长27m；桩底位于持力层⑨2粉质粘土层或⑨2b粉质粘土层。

施工顺序

（1）沿基坑深度向下开挖至第一次开挖面，施工冠梁及挡土墙（第一道支撑以下500mm)； （2）架设第一道支撑后，向下开挖至第二次开挖面（第二道支撑以下500mm)；

（3）随挖随撑，向下开挖至基底；

（4）施工垫层、防水层、底板、结构柱和侧墙防水层、侧墙，拆除降水井，设置泄水孔，拆除第四道支撑，向上施工至第三道撑以下；

（5）将第三道支撑向下移作为换撑支在侧墙上，继续同时向上施工侧墙防水层，侧墙和柱，浇筑中板；

（6）待中板砼达到规定强度后，拆除第二道支撑，继续向上同时施工侧墙防水层，侧墙和柱，浇筑顶板；

（7）待顶板砼达到规定强度后，拆除第一道支撑和换撑，施工顶板防水层，回填覆土，恢复路面，封孔。 5. 基坑计算结果

5.1 主体基坑围护墙内力及变形计算结果

1、标准段基坑开挖深度约17.3m，墙厚800，长度31.3m。地面超载为20kN/m2。 基坑安全保护等级为二级。 内力位移包络图：

最大水平位移14mm<0.3%H=0.3%x17.3=51.9mm，满足二级保护要求。 5.2 基坑围护结构稳定性计算结果

按照上海市工程建设规范《基坑工程技术规范》（DG/TJ08-61-2010）进行基坑坑底地基土的稳定验算，计算结果见下表。

基坑围护结构稳定性 按墙底地基承载力模式验算坑底抗隆起的稳定性Kwz 按圆弧滑动模式验算绕最下道内支撑点的抗隆起稳定性KL 验算围护墙结构抗倾覆稳定性KQ 验算基坑开挖后地基土的抗渗流（或抗管涌）KL=2.33>1.9 KQ=2.45>1.2 Ks＝2.2>1.5 Kwz=2.98>1.6 标准段 稳定性KS 验算基坑开挖后坑内不透水层的抗承压水稳定性Ky Ky=0.71＜1.1 （已隔断）

5.3 基坑开挖对周边建（构）筑物影响的计算结果

车站北端的西侧是某电子电路有限公司一层仓库，无地下室，距离车站边缘水平距离约27m，沿长边跨度60m，利用Plaxis软件建立模型如下：

模型网格图

水平位移云图（地连墙最大水平位移9.83mm） 建筑物竖向位移图（最大竖向位移3.73mm）

据计算，基坑开挖至基坑底时围护结构最大水平位移为9.83mm，建筑物最大竖向位移为3.73mm，均满足基坑变形控制要求及建筑物保护要求。 5.4 基坑开挖对周边管线影响的计算结果

选取距基坑6.7m的雨水管（砼、DN700、埋深3.1m）进行分析：

模型网格图

水平位移云图 竖直位移云图

管线变形图如下：

水平位移图 竖向位移图 给水管总位移矢量图

管线附加变形 管线类型 最大水平变形（mm） 雨水管DN700 3.16 最大竖向变形（mm） 3.33 最大总位移（mm） 4.43 根据计算，管线变形满足相关要求。 6．结论与建议

通过对本项目基坑稳定性、围护桩位移及基坑开挖对周边环境的附加变形影响预测分析计算，可以看出，基坑在采用有效措施后是能满足周边建（构）筑物及地下管线的安全要求，设计方案合理，能确保基坑安全。

土层物理力学性质指标建议值

含水 量 ω % ③1 粘土 粉质④1 粘土夹粉土 ⑤1 粉土 淤泥⑥1 质粉质粘土 ⑥2 ⑥3 ⑥4 粉质粘土 粘土 粉质粘土 粉质⑧1 粘土夹粉土 粉砂⑧2 夹 粉土 ⑨2 粉质粘土 粉质粘土 27.3 32.8 19.8 19.0 0.756 0.897 0.257 0.387 6.8 4.9 39.9 21.3 15.7 16.3 0.463 0.400 4×10-8 3×10-8 27.0 19.6 0.728 0.190 9.1 8.9 31.0 0.305 2.42×10-4 2.40×10-4 31.7 19.0 0.875 0.344 5.5 13.0 18.0 0.423 1.16×10-4 1.09×10-4 24.1 24.6 30.3 20.3 20.3 19.4 0.659 0.682 0.838 0.199 0.178 0.343 8.3 9.3 5.4 48.9 61.9 30.4* 15.5 17.7 14.2* 0.403 0.482 0.500 2.7×10-7 3×10-8 6.7×10-7 2.6×10-7 2×10-8 5.7×10-7 39.2 18.1 1.095 0.745 2.8 15* 9* 0.760 2×10-8 1×10-8 30.8 19.2 0.843 0.245 7.7 11.5 26.9 0.314 2.03×10-5 1.86×10-5 30.6 19.3 0.839 0.320 5.7 23.3 15.1 0.398 8.13×10-6 7.57×10-6 26.7 静止侧压 力系数 K0 - 0.459 重度 γ kN/m3 19.9 层 号 土层名称 孔隙 比 e - 0.745 压缩系数 a0.1～0.2 MPa-1 0.244 压缩模量 Es0.1～0.2 MPa 7.3 固结快剪 C kPa 46.4 Φ ° 15.8 渗透系数 水平kH (cm/s) 2×10-8 垂直kV (cm/s) 2×10-8 ⑨2b 1.24×10-7 1.13×10-7