地铁车站深基坑支护体系设计研究.docx

地铁车站深基坑支护体系设计研究 管喆玮摘要：近年来，城市化进程加快，大量人口涌入城市，城市面临着较大的交通压力，而地铁成为缓解交通压力的有效方式。地铁工程与普通的工程相比，由于其属于深基坑工程，在基坑开挖环节，会受到地下地质水文条件、土壤条件、周边环境的影响，采取必要的基坑支护技术，能够保障地铁深基坑结构的稳定性与安全性，减少深基坑施工过程中的一系列安全隐患。基于此，本文以某地铁车站深基坑工程为例，分析了地铁车站深基坑支护体系的设计，有利于保障地铁工程的顺利实施。Abstract： In recent years， the process of urbanization has accelerated， a large number of people have poured into cities， and cities are facing greater traffic pressure， and subways have become an effective way to relieve traffic pressure. Compared with ordinary projects， subway projects are deep foundation pit projects. During the excavation of foundation pits， they will be affected by underground geological and hydrological conditions， soil conditions， and the surrounding environment. Adopting the necessary foundation pit support technology can ensure the stability and safety of the deep foundation pit structure of the subway， and reduce a series of hidden safety hazards during the construction of the deep foundation pit. Based on this， this article takes the deep foundation pit project of a subway station as an example， and analyzes the design of the deep foundation pit support system of the subway station， which is conducive to ensuring the smooth implementation of the subway project.關键词：地铁车站;深基坑;支护体系;设计Key words： subway station;deep foundation pit;support system;design：TV551.4 ：A ：1006-4311（2020）08-0108-020 引言近年来，经济社会的快速发展，促进了城市的快速发展，各个城市的基础设施逐步完善。地铁作为城市重要的基础设施，其在缓解交通压力，提升交通运输效率方面有着重要的作用。在一定程度上，地铁工程的兴建，是城市现代化发展的重要标志。但是，由于地铁车站深基坑施工的复杂性与特殊性，其在施工过程中存在一些安全风险因素，为了避免这些因素的影响，在实际的施工过程中，必须要根据工程现场情况，进行支护体系的设计，保障施工安全。1 地铁车站深基坑施工特点近年来，在各个城市的快速发展过程中，很多城市逐步开始了地铁工程建设，地铁车站的数量、规模都以前所未有的速度增长，对不同的地铁车站项目而言，其往往面临着不同的工程结构、工程地质条件，因此，地铁车站工程的难度系数相对较高。地铁车站项目中，深基坑工程是其中的重要内容，决定着车站基础结构的稳定性与安全性，起着重要的支撑作用。而深基坑支护体系的存在，保障了地铁车站深基坑施工的安全性，避免了施工过程中一系列的安全事故。深基坑支护的特点主要体现在：结构复杂、规模较大。对地铁车站而言，一个地铁车站内往往会存在多条的换乘线路，使得其通道、出口等都相对较多，这就使得其支护结构相对复杂，支护体系内包含了多个支护结构与支护技术。施工的不确定性。支护体系的地下管线密集，一些地铁车站深基坑下甚至存在一些地下构筑物，各种不确定性因素相对较多，在支护体系设计之前，有关人员必须要充分掌握施工现场地下的实际情况，比如管网分布。周边环境因素的影响。在深基坑施工时，支护体系设计需要充分考虑周边环境，比如建筑物分布，与有关部门做好沟通与配合工作，保障支护体系设计的科学性。2 某地铁车站深基坑工程概况以某城市地铁车站工程为例，整个深基坑工程长达255m，标准段宽度与端头井宽度分别达到了20m与24m。从整个地铁车站的结构来看，其主体为地下三层，整体采用双柱三跨箱型结构。在实际的施工过程中，由于考虑了施工区域内的地质地形条件、施工的可操作性，经过施工方案的比选，最终确定在本工程中采用明挖顺作法施工方式，站台中心处顶板覆土3.2m，底板埋深23.4m。在本地铁车站中，仅仅在西侧存在一个在建的桥梁结构，周边并无其他建筑物，主体结构上方有多排220kV架空电线斜穿。3 地铁车站深基坑支护体系设计3.1 地质水文条件分析地铁车站深基坑支护体系的设计上，需要充分考虑深基坑地下的地质与水文条件。综合分析，在本工程区域捏，其上覆地层主要包含了杂填土、淤泥、淤泥质土、淤质砂、砂砾，而下伏基岩主要为风化泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩与泥灰岩。在该车站深基坑内，地下水丰富，主要是孔隙水与基岩裂隙水，地下水水位对于深基坑支护施工有着直接的影响。3.2 深基坑支护体系选择与设计3.2.1 合理选择施工工法对地铁车站深基坑支护施工而言，施工工法决定着支护体系的效果，因此，这就要求在支护体系的选择与设计时，有关工程人员需要结合工程现场的实际情况，对各种施工工法加以对比与分析，确定最佳的施工工法。当前，随着我国地铁施工技术的进步，各种施工工法都在地铁工程中得到了普遍的应用，比如明挖顺作法、暗挖法、盖挖逆作法。施工工法的选择需要有关工程人员充分自然地理条件、周边环境、交通因素。由于本地铁车站工程的特殊性，选用明挖顺作法施工方式，有效保障了施工的安全性，节约了工程施工成本，具有较高的经济与社会效益。3.2.2 合理选择支护体系地铁车站深基坑支护体系设计的科学性，决定着支护结构的支护效果。在支护体系的设计上，需要考虑的因素更多，再加上在当前技术发展的背景下，地铁深基坑支护方式越发多样，有关设计人员需要充分掌握施工区域内的实际情况，综合对比在该种条件下各个支护结构的优点与缺陷，选择最佳的支护方案。深基坑支护方案的确定上，不仅要考虑各种支护结构的优劣性，还需要将其与施工现场的实际情况加以结合，从技术性与经济性的角度着手，使得支护方案能够在技术上具有可操作性，经济上具有节约性。深基坑支护施工最为关键的就是支护体系设计的科学性，当确定了最佳的支护结构以后，有关人员要立即对各种支护参数加以计算与确定，保障支护体系能够起到最佳的支护施工效果。此外，不同的支护体系也有着不同的造价，需要考虑其对造价的影响。当前，我国地铁工程中，最为常用的支护体系就是钻孔咬合桩、钻孔灌注桩、型钢水泥搅拌墙、地下连续墙。3.2.2.1 型钢水泥土搅拌墙型钢水泥土搅拌墙属于一种相对特殊的支护体系结构，其在实际的应用过程中，主要是将H型钢插入相互咬合的深层搅拌桩内，所形成的结构属于连续结构，能够在深基坑施工过程中起到挡土、挡水的作用。这种支护体系最为明显的特征就是其具有明显的经济性，在H型钢表面涂刷一定的减摩剂以后，能够实现对H型钢的回收利用，实现了资源的循环利用。一般情况下，型钢水泥土搅拌墙在透水性相对较大的砂性地层中，能够取得理想的支护效果，是一种经济性更高的施工方式，其在实际的应用中，施工速度快、污染少、造价低，有效保障良好的支护效果。但是，这种施工方式也同样存在着一定的弊端，其结构刚度相对较小，适用范围相对有限，型钢拔出存在一定的风险。在地铁深基坑小于12m的附属结构与通道中最为常用。3.2.2.2 钻孔咬合桩钻孔咬合桩施工过程中，需要借助于专有的钻机设备。具体来说，应用全套管钻机设备，实现钻孔施工，使得在桩与桩之间，能够形成相互咬合排列的结构。相比较而言，钻孔咬合桩更适用于软土地层中，能够在一定程度上克服软土地层的不利影响。从其支护体系的构成来看，由于其采用的是钢套管护壁，有效避免了钻孔过程中出现的孔壁塌陷问题，即使是在周边建筑物分布较多、地下管线密集的区域内，该种支护结构也能够取得相对理想的支护效果。因此，该种支护体系的适用性更好，能够在深基坑工程中起到理想的防渗漏效果，可以与相应的防水措施相结合。但是，在该种支护体系的建设中，其施工质量往往难以把控，主要是由于其垂直度的控制、咬合桩超缓凝混凝土的配制方面。3.2.2.3 钻孔灌注桩支护钻孔灌注桩施工技术，是当前很多工程中应用最为普遍的支护结构。在地铁车站深基坑工程中，钻孔灌注桩支护，主要是应用钻孔的方式，最终形成的钻孔灌注桩以队列式分布的情况，形成良好的支护结构，该支护结构能够实现良好的挡土作用，其结构刚度较大，能够有效抑制各种土体的变形，具有良好的技术适用性，在黏性土、填土、淤泥质土等土层中都可以起到良好的支撑作用。但是，该种支护结构属于挡土结构，无法实现挡水，在施工过程中必须要进行相应的防水与止水结构，避免地下水的侵袭。3.2.2.4 地下連续墙支护地下连续墙支护结构在地铁车站深基坑工程中最为常用，主要是在施工过程中，开挖沟槽，沉放钢筋笼与浇筑混凝土，形成地下连续墙结构，与其他的支护结构相比，这种结构兼具多种支护功能，既能挡土也能截水，还具有一定的承重功能，其防渗性与结构刚度都较高，在实际的施工过程中，噪音与振动相对较小，能够适应各种复杂的地层条件，有效保障了深基坑施工的安全性。在地铁车站深基坑工程中，该种支护结构具有多方面的功能，不会对周边环境、建筑物产生较大的扰动。3.2.3 深基坑支护体系设计以本地铁车站深基坑工程为例，在施工过程中，有关工程人员充分分析了工程的土层、水文地质条件，最终确定其支护方案采用地下连续墙结构，墙趾进入粉质黏土层的深度要在2m以上，才能保障对承压水的阻隔作用。由于车站主体结构上方存在着架空电线，在施工过程中，地墙采用铣接头，整体制作钢筋笼，在吊装过程中，采用分节吊装的方式。为保障该支护结构的效果，地下连续墙需与内支撑结合，比如钢支撑与钢筋混凝土支撑。在本地铁车站的内支撑结构设计上，沿着基坑竖向设置6条支撑，这些支撑结构内包含了钢管支撑与混凝土支撑。由于基坑宽度相对较大，为保障支护的良好效果，在支撑中间，需要设置格构柱，保障其能够取得更好的稳定性与安全性。在地下连续墙施工过程中，需进行沟槽槽壁的加固，为了最大程度上避免对周边环境、建筑物的不利影响，需应用裙边与抽条旋喷加固的方式，实现双重加固，最大程度上抵御基坑变形。4 结束语近年来，在城市化快速发展的背景下，地铁工程项目越来越多。由于地铁工程多为深基坑工程，在施工过程中面临着一系列的变形、塌陷威胁，因此，必须要在深基坑施工之前，做好支护体系的设计，最大程度上降低深基坑施工中各种不利因素的影响，保障施工的安全性。深基坑支护体系设计需要综合考虑多方面的因素，保障其支撑效果，发挥地铁工程在城市发展中的作用。参考文献：1张军，郝林林.地铁车站深基坑支护体系的数值模拟分析J.科技信息，2014（11）：115-116.2殷一弘.邻近地铁车站的深基坑工程设计与实践J.地下空间与工程学报，2018，14（S1）：267-273.3廖峻.武汉地铁五里墩站深基坑变形特性及支护参数设计研究D.中南大学，2014.4王懿，包太.地铁车站深基坑支护结构变形与内力研究J. 科技通报，2015（4）：211-214.5黄志刚.地铁车站深基坑支护施工技术研究J.科技展望， 2016，26（28）：00039.6汪斌.合肥地铁1号线花园车站深基坑变形规律及支护结构设计优化研究D.合肥工业大学，2014. -全文完-