地铁车站深基坑围护结构设计 黄满斌

地铁车站深基坑围护结构设计黄满斌

发表时间：2017-12-28T20:42:49.703Z 来源：《基层建设》2017年第28期作者：黄满斌

[导读] 摘要：本文简要介绍了某地铁车站围护结构方案的设计，对围护结构的内力、变形、稳定性系数等进行了验算。

辽宁省交通规划设计院有限责任公司辽宁沈阳 110000

摘要：本文简要介绍了某地铁车站围护结构方案的设计，对围护结构的内力、变形、稳定性系数等进行了验算。并对基坑开挖有影响的坑底承压水层、坑外在建桥梁分别进行有限元计算，对基坑开挖的设计、施工组织提供了有力的支持与指导。

关键词：地铁车站；深基坑设计；有限元方法

1工程概况

某站为2号线一期工程第3座车站，与远期7号线某站换乘，为停车场的接轨线，站前设出入场线，前一个车站为湖涌站，后一个车站为莲塘站。车站位于季华西路和禅港路交叉口，沿季华西路布置，呈东西走向。车站两端接盾构区间，小里程端为正线，为盾构接收井、出入场线盾构始发井，大里程端为盾构始发井。车站位于禅港路西侧，不跨公路箱涵，7号线位于计划西路北侧，换乘通道长度约70 m。车站为12 m单柱双跨岛式站。车站顶板覆土约2.9 m，车站总长385 m，标准段宽20.7 m，标准段基坑开挖深度16.63 m。车站共设4个出入口、2组风亭及2个消防出入口。2、7号线换乘通道预留。车站标准段位两层单柱双跨结构；配线区上方回填，为单层多跨箱型结构。车站基坑深为16.63~18.458 m，基坑宽约20.7~43.6 m。本文重点对该地铁车站超深基坑围护结构的设计方法进行探讨。

2车站基坑地质情况以及设计标准

设计结构净空尺寸需符合相关施工工艺及建筑限界的具体要求，为契合后期的施工带来的各类误差、变形、沉降等影响，设计结构尺寸时需预留余量。结合施工现场的工程和水文地质情况，以及周边环境，设计合理的支护结构模式，选取最佳施工方案，最大限度保障施工安全。严格把控基坑变形：围护结构水平位移控制在0.2%H内，且不超过30 mm；地面沉降量不超过0.15%H，其中H是基坑开挖深度。由于设计中未计入施工误差，故实际进行施工放线时需结合围护结构情况，综合水平和垂直施工可能的误差，围护结构的可允许水平位移可适当外放。

3基坑围护结构设计

3.1围护结构形式

本站基坑规格为长385 m，标准坑宽是20.7~43.6 m，坑深为16.63~18.458 m。结合《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）的相关要求，以及广东省建筑工程的施工技术要求，确定本车站基坑控制基坑变形的保护等级是一级。通常，一级基坑支护结构包括钻孔灌注桩、地下连续墙、人工挖孔桩等。可结合车站所处位置、地质情况、周围环境特点及地下管道线路选取合理的支护结构。本项目地层结构由上到下顺序是：素填土层、淤泥、可塑状黏性土、粉砂、圆砾、强风化砂岩、泥质砂岩、<8-2>中等风化砂岩、泥质砂岩，局部夹杂淤泥质粉质黏土。基坑底位于淤泥质土层，基坑下部存在粉砂、细砂层、圆砾层等墙透水层。考虑到淤泥层、砂层较厚，围护结构可舍弃人工挖孔桩和钻孔灌注桩的方案。结合车站基坑规模、地势地形条件、施工规划等方面，最终确定本车站的围护结构为地下连续墙，因地下连续墙结构的防水、止水性非常高，且整体性很好，这样便于保护车站周围的建筑物安全，同时可以有效把控地面沉降。故本车站主体结构的围护结构选用地下连续墙和内支撑支护结构的搭配模式。

3.2围护结构方案

3.2.1地下连续墙设计

本工程标准段基坑规格为宽20.7~43.6 m，深16.63~18.458 m，结合工作经验、工程计算分析，确定地下连续墙厚为80 cm，标宽为6 m，选用工字钢接头连接墙段。结合本工程基坑地质、水文条件、开挖深度及基坑内支撑结构设计等，可确定基坑主要由淤泥层构成，且承压的水头很高，为确保工程的施工安全性，本车站维护结构设计时需深入不透水层，杜绝水力的联系。本项目主体基坑设计的围护结构嵌固深度需控制在13~14 m，素混凝土墙需嵌入强风化岩层中，深度超过1.5 m。

3.2.2支撑体系设计

本车站标准段设计了四道竖向内支撑结构：第一道是间距8 m、规格800 mm×1 000 mm的钢筋混凝土支撑，第二道是φ609（t=16）的双拼钢支撑，第三道是间距8 m、规格800 mm×1 000 mm的钢筋混凝土支撑，第四道是φ609（t=16）的单根钢支撑，换撑布设于底板和侧墙上，规格是600 mm×600 mm的钢筋混凝土斜撑。配线段也设计了四道竖向支撑：第一道是间距6 m、规格700 mm×1 000 mm的钢筋混凝土支撑，第二道是间距3 m、φ609（t=16）的钢支撑，第三道是间距6 m、规格800 mm×1 000 mm的钢筋混凝土支撑，第四道是间距3 m、φ609（t=16）的钢支撑，换撑选用了600 mm×600 mm的钢筋混凝土支撑。端头井和单层配线区也设计了四道支撑：四道支撑均为钢筋混凝土支撑，规格分别是700 mm×1 000 mm、900 mm×1 000 mm、900 mm×1 000 mm、900 mm×1 000 mm，换撑同样布设于底板和侧墙上，规格为600 mm×600 mm的钢筋混凝土斜撑。

3.2.3地基的加固设计

结合本工程的地质勘测报告发现，本车站的基底主要位于的淤泥质土层，基底深2.19~15.12 m，该土层承载力是60 kPa，基底压缩性较高，需适当处理。同时，地震作用下本站的粉砂层易出现液化，故需加固标贯不超过7的粉砂层。本工程的地基选用850@600的三轴搅拌桩进行加固处理，加固深度如下：搅拌桩贯穿淤泥质土层的深度不低于1 m。坑底粉砂层的加固深度至少需达到标贯7。可塑状黏性土层的加固深度需控制在整体变形不超过25 mm。

4围护结构参数设计

施工过程中，地下连续墙是整个结构的基坑围护结构，结合各工况施工情况，以竖向弹性地基梁变化为围护结构的位移数值和结构变形值，按照“先变形，后支撑”的计算原则，对围护结构进行分析处理[4]。地下连续墙的围护体系整体内力和变形在具体计算时，可模拟基坑开挖时实际的土体开挖工况，支护拆卸工况和架设工况等，围护结构位移和弯矩与基坑开挖深度变化的相关关系。

结束语

在基坑围护设计之前，应对周边环境进行详细的梳理，确定一个合理的保护等级；软土地区的基坑，宜采用桩墙+内支撑的体系，保证有足够的刚度及整体性、稳定性；采用复合墙形式时，地墙能与主体结构一起共同抵抗水浮力；基坑底部土层较差，宜预先进行加固，