地铁车站基坑支护结构设计探讨

赵得杰

摘 要：由于当前我们国家基础设施建设过程中建筑项目占据了很大一部分，现在地铁基坑支护结构的施工使用的比例越来越多，它在整个城市的发展中有一个很大的影响，同时基坑支护结构技术，确保地铁的使用寿命，也是一个重要的工作基坑结构技术的应用程序，选择基坑支护结构设计影响着地铁工程建设的质量，只有继续改善和优化基坑支护结构设计质量，为保证地铁建设项目的安全和质量根据基坑节约工程造价，由于地铁建设工程在基坑支护结构设计中，我们会遇到很多问題，我们应该总结经验，持续改进，使基坑支护设计的质量和效率得到改善。本文对地铁建设工程中基坑支护结构设计的优化与应用进行了简要的研究。

关键词：地铁；施工工程；基坑支护；结构设计

1 前言

随着现代城市的发展，地铁出现了。地铁车站基坑支护在地铁车站基坑的稳定性和安全性中起着重要的作用。因此，地铁车站基坑支护设计已成为一个重要的研究课题。本文以珠江三角洲城际快速轨道交通广佛线西朗站基坑支护结构的优化工程为例，探讨地铁车站基坑支护结构的设计及具体的优化方式，并最终分析优化后的效果，从而为今后地铁车站基坑支护结构设计优化工作提供参考与借鉴。

2 地铁工程中基坑支护结构的重要性

在地铁建设项目中，支护结构是非常重要的，是地铁建设项目的重要结构之一，与整体结构有直接关系，能保持整体施工质量，基坑支护的地铁建设项目是质量保证的两个方面的力量和结构的整体结构，通过一系列的先进技术，使我国的基坑支护结构设计和技术水平达到国家标准，确保地铁工程能够满足施工质量要求，保证施工质量的整体效果。基坑支护的质量关系到地铁车站的使用安全与运营维护成本，因此必须高度重视并不断探索优化途径，从而持续的提高我国地铁车站的运行效率，降低运行成本，推动我国地铁运营事业的发展。

3 基坑支护结构工程技术的特点概括

（1）基坑工程是与现场勘察、基坑设计、施工、监测、现场管理、相邻场地相互作用等诸多因素相关的综合技术。

（2）建筑物往往是高层建筑。基坑的发展将会是大而深的。一些长度和宽度将超过100米，这将给支撑系统带来更大的困难。

（3）在市政设施建设、狭窄空间的建设、密集或接近重要建筑物的基础上，经常进行开挖，往往必须保护相邻的永久性建筑物和市政公用设施，而不是边坡开挖，严格控制基坑位移和稳定性要求。

（4）在软弱土层中，基坑开挖会产生较大的位移和沉降，影响周围的建筑物、市政建设和地下管线。

（5）基坑开挖期很长。从开挖到地下所有隐蔽工程的完成，往往需要几次降雨、地基的附加和振动，不利于基坑的稳定性。

4 基本案例

本文设计优化目标是珠江三角洲城际快速轨道交通广佛线西朗站基坑支护结构。地铁站的横截面是位于广州市荔湾区花大道和鹤洞路的交叉位置，呈西南至东北走向布置，横跨花地大道，和1号线西朗站通过换乘通道相接，车站长度为38.63米，宽度20.7米，基坑的深度15.84米，是地下两层结构。

5 基坑支护结构优化

5.1 设计优化目的与内容

西朗站是广州佛山线站首通段的重要枢纽，车站规模大，疏解复杂，施工工期长。为加快工程进度，节约工程造价，在保证工程质量和安全的前提下，确定基坑支护结构的设计和优化。车站基坑支护是保证基坑开挖过程中不存在失稳和破坏。基坑失稳和破坏的主要形式是整体失稳、倾覆失稳、踢脚失稳和底抬升，所以在设计时应检查各种稳定性条件。支撑桩的穿透深度是影响基坑稳定性的重要参数，其稳定性计算必须在相关结构的设计中进行。此外，为了保护周围的建筑物和地下管线，在综合分析基坑深度、西朗站地质、水文条件以及周围环境因素的基础上，不允许挖掘地基的侧向位移，提出了设计优化的主要内容如下：

（1）比较了支撑结构的优化方案。车站基坑的安全等级为一级。基坑支护结构的置换方案可采用地下连续墙、钻孔桩、旋转射流桩和套管桩。通过技术和经济的比较和选择，设计优化方案，采用现浇桩+旋转喷射桩结构。

（2）支持系统的优化与调整。在原来的设计中，钢支架使用较多，间距更密。有许多问题，如大量的钢支撑、长时间的施工和土石开挖施工的不便以及主体结构等。

5.2 优化后的支护结构设计方案

通过对有关工程类比和结构计算的分析，确定了优化后的支护结构，由疏排钻孔灌注桩+三道支撑体系构成。基坑支护标准断面为1000mm的疏排钻孔灌注桩，其中一些桩与深淤泥和建筑物附近的局部地区由1000mm的疏排钻孔灌注桩施工。采用600mm桩间迎水面桩进行止水处理，背水面桩间喷锚进行支护。与此同时，调整支撑体系，第一道混凝土支架的水平间距由6m调至10m，而第二、第三到支撑水平间距由3m调至5m。

5.3 支护结构验算

5.3.1 计算原理

支护结构的计算方法是基于增量法的原则，弹性支撑法和极限平衡法对模拟开挖和施工过程构建的基本因素影响支护结构的应力，考虑到结构应力的连续性系统在分布式计算，通过计算跟踪施工阶段的整个过程。在开挖面下，利用一组弹簧来模拟地层的水平阻力，用弹性支点法确定土体的水平阻力系数法。

5.3.2 主要荷载

（1）结构自重。钢筋混凝土结构自重按25kN/m3进行计算。

（2）水土侧压力。施工阶段根据朗金主动土压力进行计算，运营阶段根据静止土压力进行计算。

5.3.3 岩层、土层设计计算

该站基坑的标准断面深度为15.84m，应按照一级基坑的标准进行分析。根据调查数据和设计规范，确定基坑下护桩的埋深程度为：中风化层不小于2.5m，微风层不小于1.5m。

5.3.4 计算结果

在优化设计方案后，采用24个地质钻孔对基坑支护结构进行检查，计算结果符合标准要求，现将车站端头和标准段中各一个点（MGF3-IXB67、MGF3-XL-028）的支护结构计算结果。基坑支护的位移、弯矩和剪切包络图，以及对尾端和标准断面的拆除支持。通过校核计算，所有基坑的最大水平位移、承载能力和稳定性均满足设计规范要求。

5.3.5 设计优化效果

西朗站支护结构设计优化之后，桩径从1200毫米调至1000毫米，总数从837根改为557根。主要减少的工程如下：桩基础形成12602.8立方米，钢筋笼制安916.2t（5618.6立方米），桩基喷混凝土和支撑系统工程数量减少30%左右。在合同文件的基础上，西朗站的支撑结构采用总价包干形式，同时保持合同收入不变，创造经济效益约1000多万元。此外，由于实际工程数量的减少和施工条件的方便，使西朗站的施工条件得到了优化，缩短了3个月的施工周期。

6 结束语

地铁建设项目历史悠久。随着城市数量和规模的扩大，地铁建设项目已经开始实施规划设计的目的。新中国成立以来，我国经济水平不断提高，城市基础设施和城市规划得到加强。地铁对城市的建设和经济的发展都有很大的影响。作为建筑的基础，基坑支护结构的设计和技术的应用起到了重要的作用。

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