《武汉市轨道交通香港路站主体基坑工程关键技术》

该项目属于城市轨道交通工程技术领域。

香港路站主体基坑处于汉口中心城区的工程风险敏感区,地质条件复杂,地面重要建筑物与地下管线密集,对地表沉降控制要求高。该工程是武汉市第一个开挖深度超30m明挖地铁基坑,开挖深度范围内约20m范围内均为软弱地层,地下承压水位高,地表建筑物及地下重要管线密集,且类似复杂地质条件下可借鉴的超深基坑设计与施工经验很少。

为保证基坑施工和周边建构筑物的安全,必须对基坑施工的工法选择、地下连续墙成槽工艺、支撑布置优化、建筑物保护方案、基坑信息化施工程序,以及基坑施工风险的评估与应对措施的制定等一系列设计与施工关键技术进行深入研究。通过动态设计、动态施工、动态监测,取得了复杂环境下深厚软土、强渗透高水头承压水、超深基坑的支护结构设计和地下水控制关键技术成果。主要创新点如下:

1、提出了在长江一级阶地复杂地质条件下,突破基坑常规开挖所遵循的“先深后浅”施工工序,通过加强支撑刚度、设置传力倒撑等各种措施,实现了“先浅后深”非常规开挖工序。该工序可将黄孝河排水箱涵一次性改迁到位,避免管线的二次改迁和地面交通的二次疏导,节省了投资费用1038万元。

2、研发了一种适用于普通成槽机械设备的超深地下连续墙成槽工艺,提高了地下连续墙接缝止水效果,有效的保障了基坑开挖阶段的安全。本基坑50m深的地连墙采用了抓钻结合工艺,地连墙成品质量合格率高,在地连墙止水的薄弱环节(接缝处)采取了特殊处理措施(从迎土侧依次为三轴搅拌桩、高压旋喷桩、PVC管注浆、十字钢板),有效的保障了基坑开挖阶段的安全,并且与铣槽工艺相比投资费用节省1300万元。

3、研究论证了基坑地下连续墙嵌入强风化砂砾岩深度的可行性和落底式封闭帷幕+坑内管井的降水方案。本基坑采用的地连墙底部进入强风化砂砾岩(弱~中等透水,k=8.57×10-4cm/s)5m方案,确保了落地式帷幕的止水效果,基本截断了地下水的渗流通道,大大降低了基坑总涌水量,减小了降水对周边环境的不均匀沉降影响,有效的保障了地下水环境。与以往类似工程方案(地连墙底部至少需进入中风化岩1m)相比,平均入岩深度减少了7m,投资费用节省1170万元,而且提高了施工工效,解决了以往因基坑开挖导致汉口地区的大面积地面沉降、建构筑物不同程度的开裂和下沉等技术难题。

该工程项目方案研究开始于2009年10月,主体基坑在2014年1月全面开工,于2015年3月基坑封顶。在此过程中,顺利克服了深厚软土地下连续墙成槽、高承压水条件下基坑止水以及落地式封闭帷幕的降水等关键技术,确保了主体工程按期竣工,工程实施效果良好。

项目研究成果《武汉市轨道交通香港路站主体基坑工程关键技术》已获得2019年度长江水利委员科学技术奖一等奖,《武汉轨道交通香港路站主体基坑工程》已获得2018年度湖北省优秀勘察设计项目一等奖,获得实用新型专利1项,在国内核心期刊发表论文1篇。

该项目成果在为香港路站主体基坑工程提供安全保障的同时,还在武汉轨道交通三阳路站、竹叶山站、赵黄区间竖井等多个基坑工程中得到推广应用,积极推动了类似工程地质条件下超深基坑的技术发展,经济效益、环境效益和社会效益显著,具有广泛的推广应用前景。

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