地铁车站围护结构施工对基坑环境的影响分析

1、地铁车站围护结构施工对基坑环境的影响分析摘 要】本文以沈阳地铁二号线沈阳北站为例，分析了地铁车站围护结构施工对基坑稳定性的影响，对不同工 况施工期间的变形数据进行分析，并与环境的长期沉降实测 数据进行对照比较。分析结果表明，基坑的稳定性及地面沉 降等与支锚形式、支锚的水平及竖向间距之间都有显著的关 系，对于其他同类工程也具有一定的借鉴意义。关键词】地铁车站；围护结构；钢管撑；稳定性；沉降 0 前言在城市的地铁工程项目中，车站基坑的支护形式有很多种，例如围护桩支护、地连墙支护、锚索支护等。在围护结，综合考虑工程经济安全性、施工场地限制等因素后，时常选用围护桩加钢管撑的作为基坑的支护形式。在基坑采

2、用明挖法施工时，围护桩加钢管撑支护是指在基坑 中逐层开挖土石方，自上而下逐道加设钢管撑，随主体结构 自下而上顺作施工的完成，再自下而上逐道拆除钢管撑的支 护方法。该方法适用于基坑深度有限并地上场地有条件允许 的情形，对于基坑过深及地下水源丰富的车站基坑开挖工程 不建议采用。本文以沈阳地铁二号线沈阳北站明挖段为工程背景，利用理正深基坑模拟软件，采用瑞典条分法作为整体稳定的计算方法，分析围护结构施工对基坑稳定性的影响，对不同工 况施工期间的变形数据及内力值进行分析，并与长期沉降实 测数据进行对照比较。1 工程概况站址环境：沈阳地铁二号线沈阳北站位于铁路沈阳北站站前广场下西侧。站前广场位于北站综合楼

3、与北站路之间， 东西长约400m，南北宽约75m，面积约3万m2,广场西部 是平行 5 列站台的公交车站场，东部是出租车和社会车辆停 车场地，广场上人、车流均较密集。车站主体结构概况：车站总长155.6m，采用明+暗挖施工方法，明挖段顶板覆土约1.31.5m。场地下管网密集，沿北站路管线有电力管、给水管、污水管、燃气管及通信管 线，广场内主要有 2000mm的污水管。工程地质及水文地质：本工点场地地势平坦，地面标高46.3245.34左右。场地地貌类型属第四系浑河高漫滩及古河道。根据钻探揭露，地基土主要由杂（素）填土、砂类土、 碎石类土及少量粘性土组成。场区地下水有两层，粉质粘土 为隔水层，其

4、上部为潜水，下部为承压水。由于隔水层多处 缺失，两层水互相连通，使承压水水头与潜水水位埋深基本相同。基坑支护设计参数建议值见表1。表12 基坑开挖数值模拟分析2.1 建模计算模型内力计算采用增量法， 土层弹性计算采用m 法，整体稳定计算采用瑞典条分法，稳定计算应力状态采用总应力 法，考虑地面超载和基坑内侧水位随开挖过程变化，开挖深 度为 22.0 米，共布置 4 道钢管支撑。按建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99 圆弧滑动简单条分法计算围护桩嵌固深度：对应的安全系数Ks=1.320 1.300嵌固深度计算值h0=6.000 米嵌固深度设计值hd= a Y 0h0=1.100 X 1.10

5、0X6.000=7.260 米嵌固深度采用值hd=7.700 米，围护桩长 29.7 米图 3 抗隆起验算简图2.2 内力、位移模拟结果及分析在本工程案例中，基坑的开挖、布置钢管撑、施做主体结构、拆除钢管撑等各工况 共分为 17 个步骤交替进行。以下将布置第二道钢管撑、拆 除第四道钢管撑、拆除第一道钢管撑进行对比，分析不同工 况条件对围护桩的影响。布置第二道钢管撑： 从图 5 可以看出，开挖基坑较浅时围护桩的位移、内力值较小，基坑土压力处于较低的水平；到图 6 中拆除基坑最底部的一道支撑时，围护桩的位移、内力值接近最大值，此 时的基坑处在最不稳定状态；当拆除第一道钢管撑时（如图7），围护桩的位

6、移已无显著增长，内力值减小。2.3 模拟沉降与实测沉降对比分析 从图 8 和图 9 的对比可以看出，距基坑边缘越远的地方沉降量越小，地表实测沉降在距基坑边缘 16 米处已趋于零，再由于围护桩与土体的摩擦作用力，沉降量的最大值并不产 中采用指数法的计算结果基本符合。生于基坑边缘而在距离基坑边缘3 米至 4 米处，与模拟计算3 结语 本文分析了沈阳地铁二号线沈阳北站明挖段围护结构施工过程中基坑的稳定性的相关因素，对比了实测地面沉降 与模拟沉降。结果表明：基坑外侧地面沉降值随距基坑边缘 的距离的增加而递减，并与围护桩和土体间的摩擦力有关； 基坑的稳定性与支锚形式、支锚的水平及竖向间距之间有显 著的关系，从布置及拆除钢管撑角度来看，拆除钢管撑时的 工况为基坑较为不稳定的状态，对于其他同类工程也具有 定的借鉴意义。参考文献】1 GB50157-2013 地铁设计规范 S.2 GB50490-2009 城市轨道交通技术规范 S.3 YB9258-97 建筑基坑工程技术规范 S.4JGJ120-2012 建筑基坑支护技术规程 S.5DB42/T159-2012基坑工程技术规程（湖北省地方标准） S.6JGJ79-2012 建筑地基处理技术规范 S.7GB50007-2011建筑