南洲站基坑支护方案

1 工程概况及环境条件

南洲站是二号线延长线与广佛线上的一个换乘站，位于广州市南洲路与东晓南路交叉口。车站所处位置的南洲路、东晓南路道路宽阔、平坦。车站东北方向有即将开发的恒洲花园、已建成的英豪花园、万华花园、蓝粤花园等居民住宅区；车站西北方向有南洲名苑、家鸿花园、瑞宝花园、桥城花园、金碧花园等居民住宅区。车站的西南方向有星群制药厂、广州锅炉二厂、广州化学试剂厂等工业区。车站东南方向有海珠区客运站、公交总站，共6路公交线在此始发，是区域性的交通枢纽。

车站主体结构施工期间需占用南洲路南半幅道路，南洲路车辆通行由北半幅道路并借用南洲名苑二期（待建）部分场地解决（局部架设钢便桥）。车站主体结构施工期间在市旧机动车配件市场东面留出道路供其车辆出入。车站主体结构施工期间广州星群药业股份有限公司车辆通过其南侧道路，由市旧机动车配件市场东面道路出入。

车站附属结构施工期间南洲路交通主要通过南洲路南半幅道路解决，同时结合通道、风道分段施工设置部分车道疏解南洲路交通。

二号线车站有效站台中心里程为YAK10+335.6，车站总长152.9m，宽22.9米，二号线基坑深25.1m；广佛线车站有效站台中心里程为YCK29+395.60，车站总长145.6m，宽22.3米广佛线方向基坑深度约16.1m。基坑的安全等级为特级。

根据新的管线资料，车站范围内管线较多。对平行于车站，位于车站范围内的管线，车站施工期间临时改移至车站两侧，车站完工后尽量改移回原位。横跨车站的大直径管线，结合车站分段施工临时改移，小直径管线悬吊保护。车站范围管线改移见”地下主要管线迁改图”。车站施工前，需进一步探明地下管线情况。

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2 工程地质与水文地质

2.1地形地貌

南洲站位于工业大道南，南洲公交站附近，地面高程为7.28～8.36m，站位主要位于工业大道上，交通繁忙，站的南北侧多为多层、高层建筑。在地貌单元上属海陆冲积平原。

2.2岩、土分层及其特征

南洲站的地层和岩层自上而下共分为九层，个别土层再细分亚层。自上而下为人工填土、淤泥质砂、淤泥或淤泥质土、中、细砂、冲洪积粉质粘土层、残积层、基岩全风化、强风化、中等风化、微风化层。

〈1〉杂填土、素填土：杂色、棕红色、黄绿色、灰褐色、灰白色，松散-稍密，湿-稍湿。素填土的组成物主要为人工堆积的粉质粘土和中细砂碎石垫层；杂填土混杂瓦片、砖块和混凝土碎块等建筑垃圾，0.0～0.3m多为砼、沥青路面，以下多为粘性土，局部耕植土。整个场地内钻孔普遍有揭露。层面标高7.28～8.36m，厚度0.50～8.60m,平均厚度3.40m。大部欠压实～稍压实。

〈2-1〉层淤泥质土层，主要为淤泥质土及淤泥，灰黑色，流塑，饱和，海陆交互相沉积。由粘粒及有机质组成，有臭味，局部夹薄层粉、细砂，见朽木。整个场地钻孔普遍有揭露，层面标高-4.05～6.85m，厚度为0.50m～4.80m，平均厚度为1.86m。

〈2-2〉层淤泥质砂层，主要为淤泥质粉砂及淤泥质细砂，灰黑色，松散~稍密，局部中密，饱和。海陆交互相沉积。局部夹薄层淤泥质土。层面标高-1.～6.97m，厚度为0.90～3.80m，平均厚度为1.98m。

〈3-1〉层冲积-洪积砂层(Q3al+pl)：由冲积、洪积作用而形成，主要为细砂，其次为中砂、粗砂、砾砂，灰白色、灰色、浅黄色，松散～中密，饱和，局部含砾石，含粘粒，粒径较均匀，级配差。分布不连续，大多呈透镜体状，层面标高为-2.39～2.28m，厚度0.90～6.50m,平均厚度2.52m。

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〈4-1〉 粉质粘土：黄褐色、棕红色、灰白色，可塑，局部硬塑。冲积-洪积而成，以粘粒为主，质较纯，为中等压缩性土层。局部含砾砂。在局部为稍密状粉土，层面标高为-6.29～4.04m，厚度0.50～7.40m,平均厚度2.11m。

〈4-2〉河湖相沉积 淤泥质土层(Q3al)：灰黑色、深灰色，软塑-流塑，饱和。河湖相沉积，含腐植物（有机质、朽木），味臭。以粉粘粒为主，质较纯，局部含少量细、中砂，间夹薄层中细砂。干燥收缩,分布较广。层面标高为-4.86～1.88m，厚度0.50～5.70m,平均厚度2.27m。

〈5-1〉可塑状态的粉质粘土以及呈稍密状的粉土：棕红色，以粘粒为主，含较多粉细砂及少量亚圆状的中粗砂，层面标高为-7.31～1.13m，厚度0.50～3.90m,平均厚度2.25m。

〈5-2〉硬塑～坚硬状态的粉质粘土以及呈中密～密实状的粉土：棕红色, 以粘粒为主，含较多粉细砂及亚圆状的少量中粗砂。该层偶夹全风化或强风化岩块。层面标高为-9.16～0.08m，厚度0.50～10.80m,平均厚度3.07m。

〈6〉全风化泥质粉砂岩、粉砂岩、泥灰岩：棕红色、深红色、深灰色；岩石已风化成土柱状或土块状，呈坚硬状；岩石组织结构已基本破坏，但结构尚可辨认；岩石碎屑物主要为泥质、粉砂质，局部夹强风化岩块。岩石全风化带在可挖性方面属于土层。层面标高为-13.14～-4.40m，厚度0.60～5.70m,平均厚度2.58m。

〈7〉强风化泥质粉砂岩、粉砂岩、泥灰岩：棕红色或褐红色，岩石组织结构已大部分破坏，但原岩结构尚可清新辨认，矿物成分已显著变化；风化裂隙很发育，岩体破碎；泥胶结为主，岩芯破碎，呈半岩半土状，局部呈短柱状及碎块状；岩质软，锤击声沉；夹全风化、中等风化或微风化薄层。层面标高为-17.～-0.62m，厚度0.50～13.10m,平均厚度3.07m。

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〈8〉中等风化的泥质粉砂岩、粉砂岩、泥灰岩：棕红色或褐红色成，泥质状、粉粒状结构，中厚层状构造；岩石组织结构部分破坏，矿物成分基本未变化，见裂隙多被方解石脉充填胶结；泥质、钙质胶结，胶结一般，岩芯较完整，以短柱状-块状为主；岩质稍硬；岩石完整性指标(RQD)一般70%。该层强风化及微风化夹层较多。层面标高为-24.04～-4.17m，厚度0.50～7.10m,平均厚度2.51m。

〈9〉微风化泥质粉砂岩、粉砂岩、泥灰岩：棕红色或褐红色，泥质、粉粒状结构，块状构造；岩石组织结构基本未变化，见少量风化裂隙，被灰白色方解石脉充填胶结；铁质、钙质胶结为主，胶结良好，岩芯完整，以长柱状为主(节长10～30cm，部分可达35～100cm)；岩质致密、坚硬，锤击声响；微风化岩层局部夹强、中等风化岩层。岩石完整性指标(RQD)为90%。层面标高为-25.34～-4.87m，厚度0.85～17.60m,平均厚度5.65m。

2.3水文地质

本区间地下水有两种类型：一、第四系松散层和全风化带潜水型孔隙水，二是基岩强-中等风化带的裂隙水。

第四系孔隙含水层：具有水力联系第四系松散层的孔隙水，主要赋存于第四系的杂填土层<1>、淤泥质砂及冲洪积砂层中，地下水埋深0～3.8m,为饱水层。

基岩裂隙水：主要分布在风化裂隙发育的岩石强风化带<7>和中等风化带<8>。为承压型或微承压型裂隙含水层，地下水埋深随基岩面起伏而不同，由于岩性及裂隙发育程度的差异，其富水程度与渗透性也不尽相同，其渗透性受基岩裂隙发育程度影响，具有一定的随机性，局部裂隙发育，裂隙连通性较好，渗透性较强，致使地下水的渗透性在空间分布上的差异较大。局部含水层顶板距上部的砂层较近，具有一定的水力联系。

按国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)本场地的环境类别为Ⅱ类，参照第13.3.2条，“水、土对混凝土结构的腐蚀性评价”及第13.3.3条“水对钢结构的腐蚀性评价”进行综合评价，地下水对混凝土结构无腐蚀性。对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性。对钢结

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构具弱腐蚀性。

2.4地基基础及持力层

广佛线方向：根据车站的结构底板埋藏深度，建筑物基础底板主要位于岩石强风化带<7>及硬塑状或密实状残积土层<5-2>,局部地段位于岩石中风化带<8>，上述岩土层承载力较高，可以满足车站荷重的要求；二号线方向：建筑物基础底板主要位于岩石强风化带<7>及岩石中风化带<8>，局部地段位于岩石微风化带<9>，上述岩土层承载力较高，可以满足车站荷重的要求。

2.5砂土液化

经判断，淤泥质砂层(<2-2>层)中呈松散状的淤泥质粉细砂以及(<3-1>层)中呈松散状的粉细砂，在7度地震烈度的情况下，会产生液化，为地震液化土，液化等级轻微~严重，大部份淤泥质砂为中等~严重液化土。在基坑开挖时，饱和易液化的淤泥、淤泥质土，淤泥质砂，易坍方，涌砂，流泥，地震时，淤泥质砂及局部细砂层易液化，软土易触变。

2.6软土震陷

由于<2-1>及<4-2>淤泥、淤泥质土层的物理力学性指标差，承载力低，当场地发生7度地震时，淤泥与淤泥质土为地震震陷土层。

2.7场地地震基本烈度

根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)表4.1.6，南洲站工程的建筑场地类别为Ⅱ类。

2.8岩土物理力学参数

各土、岩层物理力学指标见表1。

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土 层 岩 层 物 理 力 学 参 数 表 表1

地层 代号 重度 岩土名称 γ(kN/m) 人工填土层 19.0 16.0 18.5 20.0 19.0 15.8 19.0 19.0 20.0 21.5 3内摩擦角 (°) 12 7 12 30 15 3 15 17 23 25 内聚力 (kPa) 10 10 10 0 25 10 25 30 35 150 岩土体与锚固体 极限摩阻力 特征值 （kPa） 10 12 15 45 40 10 50 70 90 150 φ标准值 C标准值 <1> <2-1> 淤泥质土层 <2-2> 淤泥质砂 <3-1> 冲洪积砂层 <4-1> 粉质粘土 <4-2> 淤泥质土 <5-1> 粉质粘土 <5-2> 粉质粘土 <6> <7>

全风化层 强风化层 6

二 基坑支护设计

1 基坑支护方案的选择

广佛线方向基坑深度约16.1m，二号线基坑深25.1m。根据车站功能要求，结合站址环境及地层条件，根据广东省和广州地区建筑基坑支护的有关技术规范和规定，根据招标文件要求，本车站基坑变形控制保护等级为特级。

特级基坑支护结构一般采用：地下连续墙、人工挖孔桩、钻孔灌注桩等。支护结构的选择主要取决于车站所处站位、周围环境、地下管线及地质条件。车站范围地质条件较差，有淤泥质土层和较厚砂层，车站主体围护结构不宜采用人工挖孔桩。部分围护结构进入中风化及微风化岩层，套管咬合桩成桩困难，不宜采用。车站主体围护结构若采用钻孔灌注桩，桩间或桩外侧需设止水结构，止水效果不易保证。地下连续墙适用于复杂施工环境和多种地质条件的基坑支护工程，其整体性、抗渗性较好，同时考虑在车站围护结构施工和车站基坑开挖时，尽量减少对东晓南路立交桥基础及星群药业股份有限公司办公楼基础的影响。主体围护结构（广佛线方向和二号线方向）均采用地下连续墙。

支撑体系可以采取钢管支撑和钢筋混凝土支撑。钢筋混凝土支撑具有整体性好的优点，但混凝土支撑不能施加预加力，施工后具有一定的收缩变形，后期凿除量较大。钢管支撑可以施加预加力，同时可根据计算分析及监测情况针对围护结构不同部位施加不同的预加力，有效控制围护结构变形，能够保证基坑及周边建（构）筑物（包括广三铁路）安全。本站采用钢管支撑加钢筋混凝土支撑（局部）做为围护结构内部支撑体系。 2 基坑支护的计算

2.1计算原则和依据

1）采用同济启明星程序进行基坑结构受力及变形计算分析。 2）计算分析采用荷载-结构模式。

3）计算分析对象为纵向宽1.0m的围护结构，并选择最不利位置（侧土压最大处）进行计算。

4）依据《南洲站详细勘察阶段岩土工程勘察报告》《地铁设计规范》等建立计算模型。

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5）计算采用的地质钻孔为MGF3-NZ-07做为广佛线标准段计算孔，采用地质钻孔为MGF3-NZ-27做为二号线标准段计算孔。 2.2计算内容

计算内容：基坑支护结构受力和变形； 2.3结构计算模型、荷载

1）计算模型

围护结构计算采用荷载-结构模式，模拟施工及回筑阶段结构的受力及变形特点。围护结构内力按弹性地基杆系有限元法计算分析，模拟开挖、支撑的实际施工过程，基坑外侧土压力按朗金主动土压力计算，除砂层水土分算，其余土层水土合算。开挖面以下用一组弹簧模拟地层水平抗力。

2)计算荷载

基坑外侧土压力按朗金主动土压力计算，除砂层水土分算，其余土层水土合算。开挖面以下用一组弹簧模拟地层水平抗力。地面超载按20kPa计算。地下水位标高取地面下0.5m。

3）结构构件

车站计算模式中各部位的结构厚度为：地下连续墙800mm厚；广佛线方向：顶板厚700，中板厚400，底板厚900；二号线方向：顶板厚700，中板厚400，底板厚1000。

4）主要施工步骤

车站标准段主要施工步骤如下：

车站标准段（广佛线）主要施工步骤如下)：

交通疏解—→三通一平（含地下管线的保护和改移）—→ 围护结构施工及基坑内降水—→从上至下逐层开挖基坑至各支撑下800mm架设各道钢管支撑—→开挖到最终基坑面施做接地网及垫层和底板下防水层、浇筑底板（梁）混凝、施做侧墙防水层和部分侧墙 —→待底板和侧墙（梁）混凝土强度达70%以上时架设倒换支撑然后拆除最下面一道支撑 —→施作余下边墙防水层，浇筑边墙、地下二层中柱及中板（梁）—→拆除倒换、第二道支撑—→施作边墙防水层，浇筑边墙、及顶板（梁）—→待车站顶板（梁）强度达70%以上后，拆除第一道支撑，施作顶板防水层及抗浮压顶梁—→回填覆土(含恢复管线)，恢复路面—→站台板、内部结构及附属结构施工。

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车站（二号线）施工步骤与标准段（广佛线）类似。 3计算结果及围护结构的配筋计算 3.1计算结果

1）嵌固深度：经计算分析和工程类比：地下连续墙插入深度取5.5m（车站底板位于土层）、3.5m（车站底板位于强风化层）、2.5m（车站底板位于中风化层）及1.5m（车站底板位于微风化层）。

2）围护结构采用800mm地下连续墙，经计算分析，支撑设置如下：广佛线基坑设置3道支撑加一道倒换支撑；二号线基坑设置六道支撑加一道倒换支撑。具体支撑布设情况详见图纸。

3）计算结果

a）广佛线标准段（标准值）：（MGF3-NZ-07钻孔）

包络图 (水土合算, 矩形荷载) 222kN/m10024 317.9kN/m 333.8kN/m 243.6kN/m68101214161820深度(m)50-5-10100050002468101214161820深度(m)0-500-100040002468101214161820深度(m)2000-200-400水平位移(mm)Max: 7.1弯矩(kN*m/m)-516.3 ~ 724.9剪力(kN/m)-327.9 ~ 257.8

地下连续墙控制内力表(纵向1m)（设计值） 表2

墙厚 （mm） 800 弯矩 (KN·m) 997 剪力 （KN） 328 位移 （mm） 7.1（标准值） 配筋率 （%） 1.03

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b）二号线标准段（标准值）：

包络图 (水土合算, 矩形荷载) 133.6kN/m 570.6kN/m 445.3kN/m 425.5kN/m 588.2kN/m 568.3kN/m 536.9kN/m20051015202530深度(m)100-10-2020001000051015202530深度(m)0-1000-20001000500051015202530深度(m)0-500-1000水平位移(mm)Max: 13.9弯矩(kN*m/m)-679.4 ~ 1013.5剪力(kN/m)-584.5 ~ 508.5

地下连续墙控制内力表(纵向1m) （设计值） 表3 墙厚 （mm） 800 弯矩 (KN·m) 1394 剪力 （KN） 585 位移 （mm） 13.9（标准值） 配筋率 （%） 1.01

3.2围护结构的配筋计算

1）广佛线标准段地下连续墙 根据计算，地下连续墙的配筋为：主筋：内侧（背土侧）：Φ28@150+Φ28@150;外侧（迎土侧）：Φ28@150+Φ25@300;水平钢筋：Φ20@200。钢筋的具体布置详见《车站标准段地下连续墙配筋图(广佛线方向)》。

2）二号线标准段地下连续墙 根据计算，地下连续墙的配筋为：主筋：内侧（背土侧）：Φ32@150+Φ32@150，外侧（迎土侧）：Φ32@150+Φ28@300;水平钢筋：Φ20@200。钢筋的具体布置详见《车站标准段地下连续墙配筋图(二号线方向)》。

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