東北地區地鐵車站結構基坑支護技術的細部結構優化研究

董艷峰

（中鐵二十局集團第四工程有限公司，山東 青島 266000）

東北地區地鐵車站結構基坑支護技術的細部結構優化研究

董艷峰

（中鐵二十局集團第四工程有限公司，山東 青島 266000）

伴隨著我國的經濟不斷的持續發展，人們對于交通的便利度也提出了很多的要求。伴隨著這些要求的不斷醞釀，同時我國的城市也在不斷的擴大規模，這種情況下，我國的城市中的地鐵應運而生，并且在不斷的建設中，眾所周知，地鐵是建設在城市地下的，這樣可以有效的節約城市的地上空間，并且充分的利用城市的地下空間，可以說地鐵的建設對于國家的發展和人民的生活都是十分有利的。現階段北方的地鐵建設已經非常快速地趕上了我國的先進行列，對于我國的可持續的城市發展是十分有利的，可以作為一項城市發展戰略來進行部署。需要注意的是在地鐵的建設過程中，地鐵車站的結構基坑支護對于整個地鐵建設是非常重要的，因此，我們在進行這方面的設計和施工的時候，我們要對深基工程的結構設計和支護的機構技術部分有一個非常超前的優化和創新，只有這樣我們才能夠更好的服務于東北地區的地鐵建設。本文就是針對這方面的內容進行詳細的介紹和闡述。

地鐵車站；結構基坑支護技術；細部結構優化

在地鐵車站的深基坑建設過程中，我們不但要使基坑支護的有關結構滿足地下施工周圍環境正常使用的硬性條件，同時還要盡最大的努力來節約成本，進而實現建設的效益最大化。地鐵車站的基坑支護技術的優化設計主要是有兩個方面的優化。第一個優化設計就是深基坑支護技術的具體實施方案的優化設計；第二個優化設計是深基坑的支護技術的細部結構的優化設計。這兩種優化設計后者是非常受到歡迎的，這種優化設計在工程的施工和造價上都是很有效的，起到的作用也是非常的關鍵的。

一、簡要敘述地鐵車站的深基坑支護的技術概念

地鐵車站施工中的深基坑中支護之所以施工是為了要保障地鐵施工的地下結構的施工安全，并且還要保障地鐵基坑周邊的環境的安全。在施工的過程中，我們要在深基的側部和周邊采用支擋和加固等措施。地鐵施工中的深基坑在施工的過程中有一定的技術要求。地鐵的深基坑施工在深度和施工的現場環境這兩個條件上都有可能影響施工的整體進度，我們在地鐵的施工中，要按照這兩個條件來設計具體的施工方案。在方案制定完畢后，我們要上報監理的工程師來進行審查，只有十分符合相關的設計標準才能進行設計和施工。在地鐵的深基設計過程中，我們必須要處理好地下水的水位問題，我國北方通常采用的是輕型井的點抽水，這種抽水方式可以有效的將地下的水位降到地鐵基坑的1m以下，在這個過程中，我們必須安排專門的看護人員24小時進行看護，并且定期做好抽水記錄。在深基坑的施工中，我們要做好上下方便的階梯和靠梯，我們要標明禁止攀爬的標志。同時我們要在施工現場設計安全防護欄。為了更好的進行地鐵建設，我們要不斷的提高對于地鐵施工的質量要求，同時還要提升建設過程中的安全系數，我們要朝著這個方向來進行基坑支護的技術優化和創新。

二、簡要敘述我國現行的地鐵車站深基坑支護的技術在優化過程中出現的問題

伴隨著我國地鐵規劃的不斷推進，對于地鐵的建設的質量和安全有著非常嚴格的要求。正是由于這些設計和建設過程中的要求的不斷提高，我們的深坑支護技術也在不斷的進行創新。但是在現有的實際的建設過程中，施工事故還是出現的比較頻繁，為了解決這種事故的高發率，我們要嚴格的進行施工中的安全預控技術，這樣也就暴露了我國現階段在基坑的支護技術上的一些瑕疵和不足，主要體現在兩個方面：第一個方面是地鐵基坑的支護細部的機構的優化在設計階段的問題。這種設計在數學模型的描述中我們主要是從設計的變量的選擇，設計的約束條件的確定以及設計的目標函數的建立這三個主要的方面進行開展設計，這一過程中，支護部分的設計變量涉及的最為廣泛，這些變量大多數都是離散變量，這樣就導致了我們設計中的解非常多，解的空間比較大，這樣的結果就導致了我們在設計的過程中存在組合爆炸的問題。為了解決這一個問題，我們需要將整個設計過程進行優化處理，還需要在這一過程中找到一種科學的篩選的辦法，這種篩選我們要達到最大的優化棉量。這種結果的出現就需要我們采用有關的力學的知識進行來進行分析，這樣的力學分析一定會涉及到很多不同的支護結構，同樣還會涉及到土層壓力和建筑結構的安全性。我們要通過相關的額優化變量作為優化設計的目標，來進行最優函數的確定，我們要在深坑支護設計的過程中建立數學模型。第二個方面是在地鐵深基坑的設計過程中，設計人員往往會反復的進行設計參數的修改和效驗，設計人員會通過多種設計方法來進行設計校驗，希望可以得到最優化和最準確的設計。但是這一個過程中忽略了一個問題，這個問題就是任何設計方法得出的設計解都是一個可行解，并非是所有解中的最優解。為了滿足最優的設計參數和最安全的施工條件，我們在地鐵深基坑支護設計的優化過程中發明了一種新的計算方法。這種計算方法就是——遺傳算法。這種算法可以為我們在進行深基坑的支護技術優化過程提供一種更為先進的思路。

三、簡要敘述遺傳算法在地鐵車站支護細節部位具體的優化理論應用

遺傳算法是一種模擬生物進化和遺傳的過程，在這一過程中，我們可以進行選擇，進行交叉，進行變異機理的自動適應，這樣可以進行全局的優化，這種優化的概率是非常高的。這種算法誕生于20世紀的70年代，但是真正的成熟和發展還是在20世紀的90年代末。現在北方地區的地鐵車站結構基坑支護技術的細部結構優化研究大范圍的都采用了遺傳算法來進行具體技術的使用和設計。在很大的程度上，遺傳算法給地鐵的深基坑的支護技術的創新和發展帶來了一種新的思路。我們通過遺傳算法可以有效的搜索到施工范圍內的每一個區域，我們可以在施工的細部機構上進行自己的優化處理。我們可以將細部的結構進行可微性和連續性的處理。

[1]龔曉南，高有潮.深基坑工程設計施工手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1998.

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