淺談關于地鐵車站超深基坑圍護結構設計

劉猛

【摘要】隨著我國經濟的快速發展，城市人口在不斷增加，城市在不斷的進行擴建，同時也使城市的交通面臨著巨大的壓力，地鐵的出現有效的緩解了交通問題，能夠使城市更好的發展。而地鐵由于建設在地下運行，所以地鐵的質量是至關重要的，而在地鐵工程施工中超深基坑圍護結構設計是整個工程的重點。基坑支護形式是深基坑施工安全與經濟中的關鍵，應根據基坑開挖深度、車站結構特點、車站周邊環境條件等進行選擇，在眾多深基坑支護形式中，地下連續墻和鉆孔灌注樁加樁間止水較難為選擇，可以較好的控制基坑變形，即可擋土，又可止水，從而保證工程的施工的質量。本文對于地鐵車站超深基坑圍護結構設計進行了具體分析。

【關鍵詞】地鐵車站 超深基坑 圍護結構設計

一、地鐵車站建設的意義

現在由于經濟的發展，城市人口在不斷增加，人們生活水平也在不斷提高，使現在幾乎家家戶戶都有小汽車，但是城市道路是由于幾年前就建設或規劃的，遠遠趕不上城市的發展，使我國很多地區、城市都出現了嚴重的交通擁堵情況，為了應對此問題各地都出臺了解決措施，如BRT專用線路，但是一直沒有得到很好的改善，近幾年地鐵的出現有效的解決了城市交通擁堵問題，使人們大大縮短了在路上的時間。地鐵是人口密集的公共場所，所以一定要保證地鐵的施工質量安全，但是地鐵建設也有其特殊性，建于地表下面，與其他工程相比工程質量要求高，建設難度大、不確定因素多，所以在建設地鐵時一定要有過硬的技術水平，對于施工場地和周邊線路等一定要提前進行考察和摸查，將不確定因素和施工隱患降到最小，保證地鐵工程的順利進行和質量安全。

二、地鐵車站超深基坑施工地質分析

1.工程地質

工程地質是指地鐵車站施工位置的工程環境，工程地質信息是整個前期工作的重中之重，設計人員應該與勘察人員的工作及成果緊密結合，詳細、全面地了解地鐵車站及連接軌道的走向，車站地址區域是否具有建設地鐵車站以及開挖超深基坑的條件，是否具有不良地質條件的存在，地鐵車站如占用村鎮用地，就要檢查施工區域是否拆遷完畢等情況。圍護結構設計的參加人員，到地鐵車站超深基坑的施工現場及其周圍，仔細勘察工程地質，掌握超深基坑工程所處的環境條件，勘察周圍的構筑物、建筑物、公路橋梁、城鎮社區等信息，還要仔細測量出相鄰車站的間距，避免超深基坑圍護結構受到影響。

2.水文地質

水文地質的勘察與測量是地鐵車站超深基坑圍護結構設計的準備工作。地鐵建設時會提前擬定了地鐵車站的走向，標明了地鐵車站的具體位置，勘察人員應到達施工現場勘測超深基坑圍護標高及其受水文影響的范圍內地質的水文條件，記錄巖土勘察的信息，形成勘察報告，記錄每層巖土的信息，而且要檢測出各個土層的物理力學性質，獲取相關的參數信息，充分考慮到施工過程中水文及水力的處理方案，消除水文對施工過程的不利影響。

三、地鐵車站超深基坑施工技術

1.數值模擬技術

數值模擬技術是利用有限元結構分析軟件，把整體劃分成若干的結構，進而仿真圍護結構的設計方案，評估圍護結構是否符合地鐵車站超深基坑的需求，是否滿足結構設計要求。利用數值模擬技術建立地鐵車站超深基坑的模型，要注重超深基坑的平面狀態、基坑結構以及工程土層地質，結合工程實際中測量的各項數據信息調整模擬的過程。

2.圍護結構仿真

地鐵車站超深基坑圍護結構設計的仿真研究過程中，需要了解荷載在圍護中引起的位移變化。基坑圍護樁體位移量會隨著基坑的深度發生變化，基坑深度越大，樁體位移量也會隨之變化。圍護結構設計仿真時，要注意圍護設計時的變形和撓曲，圍護的豎直方向上，受到結構自重和土體的干擾，表現出沉降變形的問題，仿真時，要準確地觀察圍護結構的整體變化，尤其觀察邊緣位置，減少圍護的變形作用力。

四、地鐵車站超深基坑圍護結構設計

1、地鐵車站超深基坑圍護結構的選型

基坑圍護結構到選型對于這種環境較為復雜的工程來說尤為重要。該地鐵車站位于上海市繁華地段，地面車水馬龍，地下管線又十分復雜。在該地鐵基坑附近是明珠一期的高架橋，還有17層高的樓房，中山西路的高架橋以及明珠二期某車站。當地的環境保護等級設定為一級。所以在工程進行的時候，除了要保證，該地鐵基坑的安全性，還應該盡可能的將對周圍環境和建筑物的影響降到最低。施工過程中必須要將施工周期縮短，并選用厚度為1200mm的地下連續墻作為維護結構，同時應和內襯墻一起作為使用階段的側墻。

2、地鐵車站超深基坑圍護結構的設計

在進行地鐵深層基坑圍護結構設計的時候，必須要檢查計算連續墻的入土深度和基坑的穩定性。工程中地下墻的入土深度需要考慮許多環境因素，例如車站工程所處的地質條件、地下維護結構抗傾覆性、抗滑移性、抗隆起性和穩定性是否達到要求。同時檢測過程應該與上海地區實際的軟土深基坑的施工經驗結合。根據上述條件，我們將確定此工程中的地下墻設計采用十字鋼板進行接頭。圍護結構設計完成后，應該根據上海市出臺的《基坑工程設計規程》以及《城市軌道交通設計規范》中涉及到的相關條列進行工程檢驗。只有當各項條件滿足一級基坑要求的時候，工程才能順利開展。

在進行地鐵基坑圍護結構設計的時候，還必須要考慮到地鐵工程內部的支撐體系。在整個工程設計中，內部的支撐體系必須達到一種穩定的結構狀態。只有這樣，圍護墻才能得到有效的支撐，整個工程才能滿足承載力、變形、穩定性以及周圍環境保護的要求。由于本車站的基坑深度較深，甚至達到了30米，相關政策規定必須要滿足一級環境保護標準。所以在這個工程中，我們選擇用部分鋼筋混泥土支撐和部分鋼支撐結合的方式構成支撐體系。另外，由于車站周圍的建筑為17層的高樓，所以部分車站將采用逆作法施工，借以保護周圍的建筑物。我們可以采用在車站的兩端順著基坑深度的方向設置九道支撐。并在車站兩端的端頭采用裝配式的預埋鋼板接頭。這樣的話，能夠有效控制地鐵基坑的下移時間。同時，采用內部結構板和混凝土支撐相結合的方式來設計鋼筋混凝土支撐，并采用琵琶撐和系桿避開內部的結構板設置，可以有效的將施工中可能發生的矛盾降到最低。

3、地鐵車站超深基坑圍護結構的計算

當地鐵基坑圍護結構設計初步擬定的時候，還要根據施工現場的實際工程情況進行相關的計算和檢驗。保證工程的順利進行。在施工過程中，地下墻被作為基坑圍護結構，我們需要根據實際的施工情況豎向彈性地基梁進行計算。同時，按照先變形后支撐的原則，將分析結果考慮到維護結構的前期位移值和支撐變形值中，完成對于地鐵基坑圍護結構的計算。地下連續墻的維護體系的內力和變形計算應該模擬基坑開挖階段時的土體開挖、支撐拆除和架設的實際工程情況。地下連續墻的位移隨著深度的增加而不斷增加。我們最終得到的基坑變形的計算結果，必須要滿足當地的一級環境保護要求。

綜上所述，地鐵車站超深基坑圍護結構設計是整個地鐵施工的重點，直接關系到了地鐵是否正常運行和人們的生命財產安全，所以必須要給予高度的重視，提高設計水平和施工水平，在施工前要充分全面的進行考察，根據施工現場實際情況進行方案的選擇，保證地鐵的施工質量，促進城市的快速發展，未來地鐵將成為我國的主要交通工具之一，將被更廣泛的應用，地鐵行業也將會得到進一步的提升。

參考文獻：

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