北京地铁十号线四线明挖区间围护结构选型

马秀成

(中铁大桥勘测设计院，湖北 武汉 430000)

随着我国城市建设现代化进程的快速发展，越来越多的城市已经拥有或正在修建地铁。根据一条地铁线路功能的要求，土建除了设置车站和区间外，还需设置车辆段和停车场各一座。车辆段和停车场由出入场线接入地下车站，这样就会形成在同一断面上为四线区间的结构形式，即两条正线和两条出入场线。出入场线一般情况下均采用明挖法施工，而正线采用明挖法、暗挖法或盾构法均可。对于四线均采用明挖法施工的情况，由于线型在空间上存在交叉关系，故其围护结构需要采用多种围护方案来处理。本文依托北京地铁十号线二期工程慈寿寺站—车道沟站区间，介绍了线路在空间交叉情况下围护体系形式及选用。

1 工程概况

1.1 场地位置及环境条件

北京地铁十号线二期工程慈寿寺站—车道沟站区间，位于京密引水渠西岸蓝靛厂南路以西的规划绿地内，区间线路出慈寿寺站沿蓝靛厂南路西侧绿地向北，经善家坟南路、五路居中街、曙光南街、彰化路和曙光文化广场到达车道沟站。

1.2 工程地质水文

本工程位于北京平原区永定河冲洪积扇内，沿线地形基本平坦。基坑侧壁土层主要为①粉土填土层、①1杂填土层，④1第四纪全新世粉质粘土层、④2粉土层、④3粉细砂层，⑤第四纪晚更新世的卵石层、⑤2粉细砂层。勘察钻孔最大深度36 m，未发现地下水，基坑设计中可不考虑地下水的影响。

1.3 区间结构介绍

本段区间工程全部为地下工程，采用明挖顺作法施工，线路含有两条正线和两条出入线，正线线路纵坡为6.7‰，5.177‰，出入线线路纵坡为6.7‰，27.97‰。从车道沟站方向往慈寿寺站方向，区间由四线四跨矩形框架结构随着出入线的爬坡逐渐使出入线结构脱离正线结构，最终形成两正线为单线单洞矩形框架结构，两出入线为双线双跨矩形框架结构。

2 围护结构设计

2.1 基坑支护形式

基坑支护方案的选择，应根据基坑周边环境、土层结构、水文情况、基坑形状、开挖深度、施工作业设备条件、安全等级和工期要求以及技术经济效果等因素加以综合全面地考虑而定。本段基坑开挖深度约为16.5 m～18.9 m，安全等级为一级，结合车站站址环境及周边规划情况，基坑围护结构采用钻孔灌注桩、钢管内支撑与锚索支护相互结合的方式进行支护。围护结构形式见图1～图4。

图1 钢管内支撑围护剖面

2.2 钢管内支撑围护

区间里程K52+800.000～K53+85.408范围，结构及围护形式见图1，正线和出入场线纵坡均为6.7‰，结构为四线四跨矩形框架结构。明挖顺作法施工，围护采用φ1 000 mm@2 000 mm钻孔灌注桩加三道钢管内支撑体系，具体参数见表1。

表1 钢管内支撑参数设计表

图2 钢管内支撑+锚索围护剖面

主要施工步序:施工围护桩、冠梁→逐层开挖基坑并及时架设各道钢支撑→施工底板及防水→拆除第三道撑→施工侧墙和顶板及防水→逐层回填基坑并拆除第二、第一道钢支撑→恢复路面。

图3 钢管内支撑+锚索支护+土钉围护剖面（一）

2.3 钢管内支撑+锚索支护

区间里程K52+565.300～K52+800.000范围，结构及围护形式见图2，正线纵坡为 6.7‰，5.177‰，而出入场线以 27.97‰的坡度上行。为了确保结构受力体系明确和防水节点处理问题，将左右正线底板结构拉通。对比图1，本段由于出入场线与正线标高逐渐分离，第二道撑若选用钢支撑则将会与出入场线顶板结构产生冲突。经综合考虑，基坑第一道撑采用钢管内支撑，第二～第四道撑采用锚杆，锚杆设置在桩间，采用一桩一锚的布置形式，具体参数见表2。

图4 钢管内支撑+锚索支护+土钉围护剖面（二）

表2 钢管内支撑+锚索参数设计表

主要施工步序:施工围护桩、冠梁→逐层开挖基坑并及时架设钢支撑和锚索→施工底板及防水→拆除第三道锚索→施工剩余结构及防水→逐层回填基坑并逐步拆除各道锚索和第一道内撑→恢复路面。

2.4 钢管内支撑+锚索支护+土钉支护

2.4.1 基坑标准段围护

区间里程K52+451.000～K52+565.300范围，结构及围护形式见图3，正线纵坡5.177‰，出入线纵坡27.97‰，正线结构与出入场线结构完全脱离，正线为两个独立的单跨矩形框架结构，出入场线为双线双跨矩形框架结构。对比图2，本段区间左右正线结构范围内的土体可选择开挖或不开挖，但从经济方面考虑，保留中间土体，避免了开挖再回填，工程造价相对较低，故选择保留中间土体，并采用锚杆支护形式围护土体的稳定，具体参数见表3。

表3 钢管内支撑+锚索+土钉参数设计表(一)

主要施工步序:施工围护桩、冠梁→逐层开挖基坑并及时架设钢支撑、锚索及中间土的锚杆→施工正线结构底板及防水→拆除第三道锚索→施工正线剩余结构及防水→逐层回填基坑至出入场线结构底板→施工出入场线结构及防水→并逐步拆除各道锚索和第一道内撑→恢复路面。

2.4.2 基坑端部围护

区间里程K52+420.000～K52+451.000范围为基坑起点端头部分，结构及围护形式见图4，与图3剖面围护在同一基坑范围内施工，将第二、第三道锚索换成钢管内支撑。基坑端头支护形式的选择不仅要考虑坑内主体结构本身的特点，还要考虑后续工程施工的问题，若仍选用图3剖面围护形式，则基坑端部第二、第三道锚索将直接影响出入场线邻接段围护结构钻孔桩的施工。左右正线单洞矩形框架结构施工完毕后，出入场线结构施工前，锚索和第二道钢支撑将被拆除，在正线结构间沿正线顶板施作素混凝土支撑，厚度0.5 m，宽1 m，间距2.5 m，以保证基坑底支点有足够的刚度保持基坑的稳定性，具体参数见表4。

表4 钢管内支撑+锚索+土钉参数设计表(二)

主要施工步序:施工围护桩、冠梁→逐层开挖基坑并及时架设钢支撑、锚索及中间土的锚杆→施工正线结构底板及防水→拆除第三道锚索→施工正线剩余结构及防水→沿正线顶板施作素混凝土支撑→拆除第二道钢支撑→逐层回填基坑至出入场线结构底板→施工出入场线结构及防水→逐层回填基坑、拆除第一道钢支撑→恢复路面。

3 结语

本段区间现均已施工完毕，基坑变形、沉降等均满足规范要求。在本次设计中，将常见的钻孔灌注桩加钢管内支撑、锚索外支护、土钉支护三种支护形式通过组合运用，很好地解决了正线出入场线存在空间交叉关系的基坑设计难题，也对今后类似工程具有很好的借鉴意义。

[1] 北京城建设计研究总院有限责任公司.北京地铁10号线二期工程慈寿寺站～车道沟站区间结构施工图[Z].2010.

[2] 江正荣.基坑工程[M].北京:机械工业出版社，2004.