某地鐵車站主體圍護結構樁徑優化設計

劉 亞 瓊

(鄭州市軌道交通有限公司，河南 鄭州 450000)

某地鐵車站主體圍護結構樁徑優化設計

劉 亞 瓊

(鄭州市軌道交通有限公司，河南 鄭州 450000)

以某地鐵明挖車站工程為例，結合主體圍護結構采用鉆孔灌注樁的情況，選用常用的直徑800 mm和1 000 mm的樁型進行計算，在滿足圍護結構受力及變形的條件下，通過樁徑、樁間距、配筋、變形等進行了技術經濟比選，最終選取了車站的圍護樁為1 000 mm鉆孔灌注樁，優化了設計。

地鐵車站，圍護結構，樁徑，數量

1 概述

本車站采用明挖法施工，基坑深度在16 m～19 m之間，基坑開挖深度范圍內的土層主要為粉土層、粉土層、粉土層、粉土層、粉土層、粉土層。根據《建筑基坑支護技術規程》和本站間周圍環境條件、基坑深度，確定本站基坑等級為一級，地下水位為22 m。

圍護結構采用鉆孔灌注樁，鉆孔樁φ1 000@1 400，基坑兩側端頭井鉆孔樁深26.55 m，其余地段鉆孔樁深22.76 m(局部24.76 m)。基坑斷面處豎向均設三道支撐。鋼支撐采用φ609鋼管，壁厚t=16 mm，第一道支撐水平間距為6 m，第二、三道支撐水平間距為3 m。樁頂設有鋼筋混凝土冠梁，斷面尺寸為1 400 mm×800 mm，第二、三道支撐處設鋼圍檁，鋼圍檁采用2Ⅰ45c。鋼筋混凝土保護層：鉆孔樁主筋保護層厚度為70 mm，冠梁主筋保護層厚度為50 mm。同時，選用鉆孔樁φ1 000@1 500,φ800@1 200進行比選。

2 計算模型

圍護結構按平面問題進行分析，按彈性地基梁法進行內力和位移計算。本設計按“增量法”原理模擬施工開挖、支撐和回筑的全過程進行計算，計入了“先變形、后支撐”對圍護結構內力的影響。

圍護結構在施工階段，按施工過程進行受力計算，開挖期間圍護結構作為支擋結構，承受全部的水土壓力及地面超載。計入支撐作用時，考慮了支撐設置時墻體已有的位移和支撐的彈性變形。荷載取值及其分項系數按《建筑基坑支護技術規程》確定，施工期間地面超載均按20 kPa考慮。施工階段圍護結構的最大變形控制取30 mm和0.2%H的小值，即30 mm，地面沉降不大于0.15%H。根據受力分析模擬實際施工過程，遵循“先變位，后支撐”的原則，在計算中計入結構的先期位移值及支撐變形，采用理正深基坑7.0軟件進行計算。按照彈性法、經典法分別選取模型進行計算。

3 不同樁徑計算比選

本車站計算土層參數根據《軌道交通巖土工程勘察報告》(詳勘)取值。

按照1 000 mm樁徑，標準斷面樁間距為1 400 mm、端頭井斷面樁間距為1 400 mm、局部加深斷面1 400 mm分別進行內力計算，并分段配筋。

按照1 000 mm樁徑，標準斷面樁間距為1 500 mm、端頭井斷面樁間距為1 400 mm、局部加深斷面1 400 mm分別進行內力計算，并分段配筋。

按照800 mm樁徑，標準斷面樁間距為1 200 mm、端頭井斷面樁間距為1 100 mm、局部加深斷面1 100 mm分別進行內力計算，并分段配筋。

4 工程樁數量及造價對比

1)1 000 mm直徑樁數量。

端頭井和局部加深段樁間距為1 400 mm，標準段為1 400 mm時1 000 mm直徑樁數量見表1。

表1 1 000 mm直徑樁數量(一)

端頭井和局部加深段樁間距為1 400 mm，標準段是1 500 mm時1 000 mm直徑樁數量見表2。

表2 1 000 mm直徑樁數量(二)

2)800 mm直徑樁數量見表3。

3)工程樁造價對比見表4，表5。

表3 800 mm直徑樁數量

5 結語

通過對該車站主體圍護結構不同樁徑和樁間距的對比研究：

1)樁水平位移和沉降量的對比。

當采用1 000 mm樁徑時，對于標準段最大水平位移為14.62 mm，最大沉降量為17 mm；對于端頭井處最大水平位移為21.82 mm，最大沉降量為22 mm；對于局部加深段最大水平位移為15.97 mm，最大沉降量為19 mm。最大水平位移均小于0.15%H(H為基坑深度)，且小于30 mm；最大沉降量均小于0.15%H。

當采用800樁徑時，對于標準段最大水平位移為22.17 mm，最大沉降量為24 mm；對于端頭井處最大水平位移為23.73 mm，最大沉降量為22 mm；對于局部加深段最大水平位移為26.01 mm，最大沉降量為27 mm。最大水平位移達到了限制的邊緣(限制為0.15%H和30 mm的最小值，H為基坑深度)，最大沉降量也達到了限制的邊緣(限制為0.15%H，H為基坑深度)。施工難度加大，參數難以控制，從而在一定程度上影響施工工期。

表4 標準段為1 000 mm@1 400 mm的樁徑與800 mm@1 200 mm的樁徑對比

表5 標準段為1 000 mm@1 500 mm的樁徑與1 000 mm@1 400 mm的樁徑對比

2)工程造價上的對比。

通過工程造價對比，采用1 000 mm直徑(標準段樁間距為1 400 mm)的樁的造價比采用800 mm直徑的樁多55.904萬元，經優化設計，采用1 000 mm直徑(標準段樁間距為1 500 mm)的樁比采用800 mm直徑的樁的造價多13.466萬元，在整個土建造價中占據比例非常小，但在基坑的水平位移和沉降量的控制上，1 000 mm直徑的樁的效果遠大于800 mm直徑的樁，安全上更能保證。

綜合各方面因素考慮，推薦采用1 000 mm直徑的樁，端頭井處和局部加深段采用樁間距1 400 mm，標準段采用樁間距1 500 mm。

On optimal design for pile diameter of main enclosure structure of some subway station

Liu Yaqiong

(ZhengzhouRailwayTrafficCo.,Ltd,Zhengzhou450000,China)

Taking some open excavation station as the example, the paper selects common pile types with 800 mm and 1 000 mm pile diameter to undertake the calculation by combining with the adoption of the bored pile at the main enclosure structure, has the technical and economic comparison for the pile diameter, pile distance, reinforcement, and deformation by meeting the demands for the enclosure structural stress and deformation, and selects the bored piles with the diameter of 1 000 mm of the enclosure piles of the station, so it optimizes the design.

subway station, enclosure structure, pile diameter, amount

2015-03-02

劉亞瓊(1982- )，女，碩士，工程師

1009-6825(2015)14-0067-03

TU473

A