地铁车站深基坑围护结构设计研究1

1、 地铁车站深基坑围护结构设计研究 摘要：近年来，随着我国经济的快速发展，地铁建设越来越完善。在实际工程中，应根据地铁车站超深基坑的实际情况，因地制宜地设计围护结构，保障地铁车站施工期间的安全度以及周围建筑的稳定。地铁车站的超深基坑围护结构直接关系到基坑的工程效益，提高围护结构的设计水平，满足地铁车站的基坑需求，进而完善超深基坑维护结构的施工过程。关键词：地铁车站；深基坑；围护结构；设计引言随着经济的发展，城市化步伐的加快，为满足日益增长的市民出行需要，大量兴建城市地铁工程，进而产生了大量的深基坑工程。由于这些深大基坑通常都位于密集城市中心，且常常紧邻建筑物、交通干道、地铁隧道及各种地下管线等，

2、因而基坑施工场地紧张、施工条件复杂、工期紧迫。所有这些导致基坑工程的设计和施工的难度越来越大，重大恶性基坑事故不断发生，工程建设的安全形势越来越严重。如何选择科学合理的支护方案，进行正确的围护结构设计，成为众多从事基坑工程的技术人员所关心的问题。1概述随着城市地铁建设的快速发展，在建筑密集、高层次、深高风险等复杂条件下，越来越多的深基坑围护使地铁建设成为可能。同时岩土工程也面临着前所未有的机遇和挑战，由于周围的边界条件和控制因素，地下基坑的形状远远超过标准模型，基坑深度不断加深，增加了基坑围护工程的风险。如何在地铁车站施工中选择科学合理的围护系统，设计中如何保证施工过程中的安全性以及周围建筑物

3、和地下管线的安全性，这些问题都是基坑工程技术人员必须考虑的问题。2围护结构选型地下车站围护结构形式的选定，受工程及水文地质条件、环境条件、车站埋置深度、施工工期等因素影响。根据大连地区工程水文地质状况和相关轨道交通工程建设的实践经验，地下车站及其附属结构的基坑围护结构可根据埋深及周边环境保护要求选用钻孔灌注桩（根据不同的工程地质及水文条件情况考虑是否还需施加止水帷幕）、地下连续墙、钻孔咬合桩等，不同的围护结构各有特点：（1）地下连续墙。优点：技术相对成熟；适用于各种地层，复杂周边环境工程，特别是止水要求严格的基坑支护。缺点：施工机具要求较高；施工技术要求高；施工机具占用场地较大；废弃泥浆等对环

4、境有污染。（2）钻孔灌注桩。优点：技术相对成熟，工艺相对简单；适用于各种地层，受地质条件的限制较小。缺点：在含水地层使用还需配以止水措施，工程投资综合较高；对环境有一定影响。（3）钻孔咬合桩。优点：技术相对成熟，综合造价低；适用于强风化、全风化及各类土层；适宜地层中单桩成孔时间短，施工进度快；不需另外设置止水桩。缺点：需动用钻孔机具及套筒工具，施工工序较复杂；在中、微风化及大粒卵石等地层施工困难；混凝土配比技术要求高；成桩精度要求高（特别是垂直度）。以大连地铁5号线其中一个车站为例，车站主体标准段基坑开挖深度约18.61m，采用明挖顺作法施工。根据本站地质情况，同时结合大连市轨道交通1、2号线

5、的工程实践经验，主体基坑选用钻孔灌注桩为围护结构，围护桩的直径、间距及入土深度根据车站基坑深度和周边构筑物情况确定。3围护结构设计3.1支撑体系目前地铁基坑的内撑形式主要有两种：钢筋混凝土支撑、钢支撑。内支撑体系的选择应根据基坑土质情况、基坑深度、周边环境情况以及围护结构的形式确定。实施时，也可以将各种内支撑体系结合使用，扬长避短，以达到加快施工进度，降低工程造价的目的。根据地区前期已经建成通车的车站经验，结合本站情况，竖向从上由下共设置5道支撑+一道换撑，其中第一道为钢筋混凝土支撑（8001000），其余为钢支撑（直径609或800mm，壁厚16mm），当钢支撑角撑跨度超过16m、对撑超过2

6、0m时中间设置格构柱支撑，保证稳定性。3.2基坑加固基坑环境保护要求较高、地质环境条件较差，可采用地基加固，加固方式一般可采用高压旋喷加固、水泥土搅拌桩等。为满足设计和施工要求，在基坑开挖前一般超三周至个月底进行内井点预降水，以疏干并加固土体。本基坑内土体进行加固，降水深度控制在坑底以下1m。由于本站基坑变形保护等级为一级，控制标准较为严格，故在坑底进行加固设计，采用850600三轴搅拌桩加固，加固深度为3m，水泥掺量不小于20%，加固体28天无侧限抗压强度不小于0.8mpa。标准段采用抽条形式，条宽约3m，间距约3m；端头井采用裙边+大抽条形式，裙边宽度为4m。搅拌桩与地墙间的缝隙采用800

7、600高压旋喷桩进行填缝，与搅拌桩咬合300mm，水泥掺量不小于25%，加固体28天无侧限抗压强度不小于1.0mpa。基坑标准段与端头井连接的阳角处，开挖时会产生应力集中，故采用800600高压旋喷桩对坑外土体进行加固，加固深度为地面下5m至坑底3m，水泥掺量不小于25%，加固体28天无侧限抗压强度不小于1.0mpa。坑内大部分土体为淤泥质土，为保证开挖的效率，采用三轴搅拌桩进行弱加固，水泥掺量不小于8%，加固体14天无侧限抗压强度不小于0.2mpa，加固平面范围同强加固。3.3基坑稳定性验算对于长条形基坑，两侧对称开挖时，可视为平面问题，取1延米单片墙元，按竖弹性地基梁（或板）法进行计算，基

8、坑开挖面以下的土体对墙的约束作用以一系列弹簧支座模拟。计算时考虑支撑点的位移、施工况及刚度影响，计入结构的先期位移以及支撑的变形，按“先变形后支撑”原则进行结构分析。按照现行的行业及地方基坑规范，应按承载能力极限状态进行下列内容的验算：墙元的变形与内力，坑外地面沉降，整体稳定性、围护结构绕最下一道支撑为圆心的圆弧滑动抗隆起稳定性、按墙底地基承载力模式验算坑底抗隆起稳定性、围护结构抗倾覆稳定性、基坑开挖后坑内地基土的抗渗流稳定性、抗承压水稳定性。根据基坑横向宽度及开挖深度，计算了几个典型横剖面，计算结果汇总于表1。根据计算结果，可以满足变形保护等级一级基坑的要求。表1稳定性验算结果汇总4注意事项

9、首先，地铁车站施工时，应该明确地质环境的重要性及其影响，提前在超深基坑的作业区安排地质勘察，分析环境中的超深基坑因素，进而完善后期围护结构的设计过程。其次，在超深基坑的围护结构中，本身具有一定的刚度，考虑到围护结构的整体和可靠性注意选择合适的围护类型，围护横支撑加固时，注意土层加固，以免引起松动的问题。最后，在超深基坑围护结构设计中，注意地下水地处理，地下水是不可忽视的因素，本身地铁车站的荷载作用大，如果不能正确的处理地下水，就会引起变形问题。结束语地铁车站超深基坑围护结构设计是一项复杂的工作内容，应从地铁车站工程的实际情况出发，全面分析超深基坑的地质情况，采用数据模拟的方法，选择可用的设计方案。超深基坑围护结构设计决定了地铁车站的施工水平。随着城市中的地铁工程越来越多，