淺談關(guān)于地鐵車站超深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

劉猛

【摘要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市人口在不斷增加，城市在不斷的進(jìn)行擴(kuò)建，同時(shí)也使城市的交通面臨著巨大的壓力，地鐵的出現(xiàn)有效的緩解了交通問題，能夠使城市更好的發(fā)展。而地鐵由于建設(shè)在地下運(yùn)行，所以地鐵的質(zhì)量是至關(guān)重要的，而在地鐵工程施工中超深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)工程的重點(diǎn)。基坑支護(hù)形式是深基坑施工安全與經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)基坑開挖深度、車站結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、車站周邊環(huán)境條件等進(jìn)行選擇，在眾多深基坑支護(hù)形式中，地下連續(xù)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(zhì)量。本文對于地鐵車站超深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了具體分析。

【關(guān)鍵詞】地鐵車站 超深基坑 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一、地鐵車站建設(shè)的意義

現(xiàn)在由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市人口在不斷增加，人們生活水平也在不斷提高，使現(xiàn)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(shè)或規(guī)劃的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上城市的發(fā)展，使我國很多地區(qū)、城市都出現(xiàn)了嚴(yán)重的交通擁堵情況，為了應(yīng)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(xiàn)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(shí)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(zhì)量安全，但是地鐵建設(shè)也有其特殊性，建于地表下面，與其他工程相比工程質(zhì)量要求高，建設(shè)難度大、不確定因素多，所以在建設(shè)地鐵時(shí)一定要有過硬的技術(shù)水平，對于施工場地和周邊線路等一定要提前進(jìn)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(jìn)行和質(zhì)量安全。

二、地鐵車站超深基坑施工地質(zhì)分析

1.工程地質(zhì)

工程地質(zhì)是指地鐵車站施工位置的工程環(huán)境，工程地質(zhì)信息是整個(gè)前期工作的重中之重，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該與勘察人員的工作及成果緊密結(jié)合，詳細(xì)、全面地了解地鐵車站及連接軌道的走向，車站地址區(qū)域是否具有建設(shè)地鐵車站以及開挖超深基坑的條件，是否具有不良地質(zhì)條件的存在，地鐵車站如占用村鎮(zhèn)用地，就要檢查施工區(qū)域是否拆遷完畢等情況。圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的參加人員，到地鐵車站超深基坑的施工現(xiàn)場及其周圍，仔細(xì)勘察工程地質(zhì)，掌握超深基坑工程所處的環(huán)境條件，勘察周圍的構(gòu)筑物、建筑物、公路橋梁、城鎮(zhèn)社區(qū)等信息，還要仔細(xì)測量出相鄰車站的間距，避免超深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)受到影響。

2.水文地質(zhì)

水文地質(zhì)的勘察與測量是地鐵車站超深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作。地鐵建設(shè)時(shí)會提前擬定了地鐵車站的走向，標(biāo)明了地鐵車站的具體位置，勘察人員應(yīng)到達(dá)施工現(xiàn)場勘測超深基坑圍護(hù)標(biāo)高及其受水文影響的范圍內(nèi)地質(zhì)的水文條件，記錄巖土勘察的信息，形成勘察報(bào)告，記錄每層巖土的信息，而且要檢測出各個(gè)土層的物理力學(xué)性質(zhì)，獲取相關(guān)的參數(shù)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(shù)

1.數(shù)值模擬技術(shù)

數(shù)值模擬技術(shù)是利用有限元結(jié)構(gòu)分析軟件，把整體劃分成若干的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而仿真圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，評估圍護(hù)結(jié)構(gòu)是否符合地鐵車站超深基坑的需求，是否滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。利用數(shù)值模擬技術(shù)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(tài)、基坑結(jié)構(gòu)以及工程土層地質(zhì)，結(jié)合工程實(shí)際中測量的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息調(diào)整模擬的過程。

2.圍護(hù)結(jié)構(gòu)仿真

地鐵車站超深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的仿真研究過程中，需要了解荷載在圍護(hù)中引起的位移變化?；訃o(hù)樁體位移量會隨著基坑的深度發(fā)生變化，基坑深度越大，樁體位移量也會隨之變化。圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仿真時(shí)，要注意圍護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)的變形和撓曲，圍護(hù)的豎直方向上，受到結(jié)構(gòu)自重和土體的干擾，表現(xiàn)出沉降變形的問題，仿真時(shí)，要準(zhǔn)確地觀察圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體變化，尤其觀察邊緣位置，減少圍護(hù)的變形作用力。

四、地鐵車站超深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、地鐵車站超深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選型

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)到選型對于這種環(huán)境較為復(fù)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(fù)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(dāng)?shù)氐沫h(huán)境保護(hù)等級設(shè)定為一級。所以在工程進(jìn)行的時(shí)候，除了要保證，該地鐵基坑的安全性，還應(yīng)該盡可能的將對周圍環(huán)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(xù)墻作為維護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)應(yīng)和內(nèi)襯墻一起作為使用階段的側(cè)墻。

2、地鐵車站超深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

在進(jìn)行地鐵深層基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要檢查計(jì)算連續(xù)墻的入土深度和基坑的穩(wěn)定性。工程中地下墻的入土深度需要考慮許多環(huán)境因素，例如車站工程所處的地質(zhì)條件、地下維護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆性、抗滑移性、抗隆起性和穩(wěn)定性是否達(dá)到要求。同時(shí)檢測過程應(yīng)該與上海地區(qū)實(shí)際的軟土深基坑的施工經(jīng)驗(yàn)結(jié)合。根據(jù)上述條件，我們將確定此工程中的地下墻設(shè)計(jì)采用十字鋼板進(jìn)行接頭。圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)該根據(jù)上海市出臺的《基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)程》以及《城市軌道交通設(shè)計(jì)規(guī)范》中涉及到的相關(guān)條列進(jìn)行工程檢驗(yàn)。只有當(dāng)各項(xiàng)條件滿足一級基坑要求的時(shí)候，工程才能順利開展。

在進(jìn)行地鐵基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，還必須要考慮到地鐵工程內(nèi)部的支撐體系。在整個(gè)工程設(shè)計(jì)中，內(nèi)部的支撐體系必須達(dá)到一種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。只有這樣，圍護(hù)墻才能得到有效的支撐，整個(gè)工程才能滿足承載力、變形、穩(wěn)定性以及周圍環(huán)境保護(hù)的要求。由于本車站的基坑深度較深，甚至達(dá)到了30米，相關(guān)政策規(guī)定必須要滿足一級環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。所以在這個(gè)工程中，我們選擇用部分鋼筋混泥土支撐和部分鋼支撐結(jié)合的方式構(gòu)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(hù)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(shè)置九道支撐。并在車站兩端的端頭采用裝配式的預(yù)埋鋼板接頭。這樣的話，能夠有效控制地鐵基坑的下移時(shí)間。同時(shí)，采用內(nèi)部結(jié)構(gòu)板和混凝土支撐相結(jié)合的方式來設(shè)計(jì)鋼筋混凝土支撐，并采用琵琶撐和系桿避開內(nèi)部的結(jié)構(gòu)板設(shè)置，可以有效的將施工中可能發(fā)生的矛盾降到最低。

3、地鐵車站超深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算

當(dāng)?shù)罔F基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步擬定的時(shí)候，還要根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際工程情況進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算和檢驗(yàn)。保證工程的順利進(jìn)行。在施工過程中，地下墻被作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，我們需要根據(jù)實(shí)際的施工情況豎向彈性地基梁進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)，按照先變形后支撐的原則，將分析結(jié)果考慮到維護(hù)結(jié)構(gòu)的前期位移值和支撐變形值中，完成對于地鐵基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算。地下連續(xù)墻的維護(hù)體系的內(nèi)力和變形計(jì)算應(yīng)該模擬基坑開挖階段時(shí)的土體開挖、支撐拆除和架設(shè)的實(shí)際工程情況。地下連續(xù)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(jì)算結(jié)果，必須要滿足當(dāng)?shù)氐囊患壄h(huán)境保護(hù)要求。

綜上所述，地鐵車站超深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)地鐵施工的重點(diǎn)，直接關(guān)系到了地鐵是否正常運(yùn)行和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，所以必須要給予高度的重視，提高設(shè)計(jì)水平和施工水平，在施工前要充分全面的進(jìn)行考察，根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行方案的選擇，保證地鐵的施工質(zhì)量，促進(jìn)城市的快速發(fā)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(yīng)用，地鐵行業(yè)也將會得到進(jìn)一步的提升。

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