地鐵車站基坑支護結構設計探討

趙得杰

摘 要：由于當前我們國家基礎設施建設過程中建筑項目占據了很大一部分，現在地鐵基坑支護結構的施工使用的比例越來越多，它在整個城市的發展中有一個很大的影響，同時基坑支護結構技術，確保地鐵的使用壽命，也是一個重要的工作基坑結構技術的應用程序，選擇基坑支護結構設計影響著地鐵工程建設的質量，只有繼續改善和優化基坑支護結構設計質量，為保證地鐵建設項目的安全和質量根據基坑節約工程造價，由于地鐵建設工程在基坑支護結構設計中，我們會遇到很多問題，我們應該總結經驗，持續改進，使基坑支護設計的質量和效率得到改善。本文對地鐵建設工程中基坑支護結構設計的優化與應用進行了簡要的研究。

關鍵詞：地鐵；施工工程；基坑支護；結構設計

1 前言

隨著現代城市的發展，地鐵出現了。地鐵車站基坑支護在地鐵車站基坑的穩定性和安全性中起著重要的作用。因此，地鐵車站基坑支護設計已成為一個重要的研究課題。本文以珠江三角洲城際快速軌道交通廣佛線西朗站基坑支護結構的優化工程為例，探討地鐵車站基坑支護結構的設計及具體的優化方式，并最終分析優化后的效果，從而為今后地鐵車站基坑支護結構設計優化工作提供參考與借鑒。

2 地鐵工程中基坑支護結構的重要性

在地鐵建設項目中，支護結構是非常重要的，是地鐵建設項目的重要結構之一，與整體結構有直接關系，能保持整體施工質量，基坑支護的地鐵建設項目是質量保證的兩個方面的力量和結構的整體結構，通過一系列的先進技術，使我國的基坑支護結構設計和技術水平達到國家標準，確保地鐵工程能夠滿足施工質量要求，保證施工質量的整體效果。基坑支護的質量關系到地鐵車站的使用安全與運營維護成本，因此必須高度重視并不斷探索優化途徑，從而持續的提高我國地鐵車站的運行效率，降低運行成本，推動我國地鐵運營事業的發展。

3 基坑支護結構工程技術的特點概括

（1）基坑工程是與現場勘察、基坑設計、施工、監測、現場管理、相鄰場地相互作用等諸多因素相關的綜合技術。

（2）建筑物往往是高層建筑。基坑的發展將會是大而深的。一些長度和寬度將超過100米，這將給支撐系統帶來更大的困難。

（3）在市政設施建設、狹窄空間的建設、密集或接近重要建筑物的基礎上，經常進行開挖，往往必須保護相鄰的永久性建筑物和市政公用設施，而不是邊坡開挖，嚴格控制基坑位移和穩定性要求。

（4）在軟弱土層中，基坑開挖會產生較大的位移和沉降，影響周圍的建筑物、市政建設和地下管線。

（5）基坑開挖期很長。從開挖到地下所有隱蔽工程的完成，往往需要幾次降雨、地基的附加和振動，不利于基坑的穩定性。

4 基本案例

本文設計優化目標是珠江三角洲城際快速軌道交通廣佛線西朗站基坑支護結構。地鐵站的橫截面是位于廣州市荔灣區花大道和鶴洞路的交叉位置，呈西南至東北走向布置，橫跨花地大道，和1號線西朗站通過換乘通道相接，車站長度為38.63米，寬度20.7米，基坑的深度15.84米，是地下兩層結構。

5 基坑支護結構優化

5.1 設計優化目的與內容

西朗站是廣州佛山線站首通段的重要樞紐，車站規模大，疏解復雜，施工工期長。為加快工程進度，節約工程造價，在保證工程質量和安全的前提下，確定基坑支護結構的設計和優化。車站基坑支護是保證基坑開挖過程中不存在失穩和破壞。基坑失穩和破壞的主要形式是整體失穩、傾覆失穩、踢腳失穩和底抬升，所以在設計時應檢查各種穩定性條件。支撐樁的穿透深度是影響基坑穩定性的重要參數，其穩定性計算必須在相關結構的設計中進行。此外，為了保護周圍的建筑物和地下管線，在綜合分析基坑深度、西朗站地質、水文條件以及周圍環境因素的基礎上，不允許挖掘地基的側向位移，提出了設計優化的主要內容如下：

（1）比較了支撐結構的優化方案。車站基坑的安全等級為一級。基坑支護結構的置換方案可采用地下連續墻、鉆孔樁、旋轉射流樁和套管樁。通過技術和經濟的比較和選擇，設計優化方案，采用現澆樁+旋轉噴射樁結構。

（2）支持系統的優化與調整。在原來的設計中，鋼支架使用較多，間距更密。有許多問題，如大量的鋼支撐、長時間的施工和土石開挖施工的不便以及主體結構等。

5.2 優化后的支護結構設計方案

通過對有關工程類比和結構計算的分析，確定了優化后的支護結構，由疏排鉆孔灌注樁+三道支撐體系構成。基坑支護標準斷面為1000mm的疏排鉆孔灌注樁，其中一些樁與深淤泥和建筑物附近的局部地區由1000mm的疏排鉆孔灌注樁施工。采用600mm樁間迎水面樁進行止水處理，背水面樁間噴錨進行支護。與此同時，調整支撐體系，第一道混凝土支架的水平間距由6m調至10m，而第二、第三到支撐水平間距由3m調至5m。

5.3 支護結構驗算

5.3.1 計算原理

支護結構的計算方法是基于增量法的原則，彈性支撐法和極限平衡法對模擬開挖和施工過程構建的基本因素影響支護結構的應力，考慮到結構應力的連續性系統在分布式計算，通過計算跟蹤施工階段的整個過程。在開挖面下，利用一組彈簧來模擬地層的水平阻力，用彈性支點法確定土體的水平阻力系數法。

5.3.2 主要荷載

（1）結構自重。鋼筋混凝土結構自重按25kN/m3進行計算。

（2）水土側壓力。施工階段根據朗金主動土壓力進行計算，運營階段根據靜止土壓力進行計算。

5.3.3 巖層、土層設計計算

該站基坑的標準斷面深度為15.84m，應按照一級基坑的標準進行分析。根據調查數據和設計規范，確定基坑下護樁的埋深程度為：中風化層不小于2.5m，微風層不小于1.5m。

5.3.4 計算結果

在優化設計方案后，采用24個地質鉆孔對基坑支護結構進行檢查，計算結果符合標準要求，現將車站端頭和標準段中各一個點（MGF3-IXB67、MGF3-XL-028）的支護結構計算結果。基坑支護的位移、彎矩和剪切包絡圖，以及對尾端和標準斷面的拆除支持。通過校核計算，所有基坑的最大水平位移、承載能力和穩定性均滿足設計規范要求。

5.3.5 設計優化效果

西朗站支護結構設計優化之后，樁徑從1200毫米調至1000毫米，總數從837根改為557根。主要減少的工程如下：樁基礎形成12602.8立方米，鋼筋籠制安916.2t（5618.6立方米），樁基噴混凝土和支撐系統工程數量減少30%左右。在合同文件的基礎上，西朗站的支撐結構采用總價包干形式，同時保持合同收入不變，創造經濟效益約1000多萬元。此外，由于實際工程數量的減少和施工條件的方便，使西朗站的施工條件得到了優化，縮短了3個月的施工周期。

6 結束語

地鐵建設項目歷史悠久。隨著城市數量和規模的擴大，地鐵建設項目已經開始實施規劃設計的目的。新中國成立以來，我國經濟水平不斷提高，城市基礎設施和城市規劃得到加強。地鐵對城市的建設和經濟的發展都有很大的影響。作為建筑的基礎，基坑支護結構的設計和技術的應用起到了重要的作用。

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