广州地铁设计研究院有限公司 510010
摘要：地铁作为城市公共交通的重要组成部分，随着国家十三五相关政策的出台，其建设力度进一步加大。跟随城市空间综合开发利用理念，地铁车站的功能日趋多元化；加之地铁线网密度逐步增大，大型换乘站的数量逐步增多，地铁车站规模日趋扩大。为保证其安全等级，对地铁车站结构设计尤其是抗浮稳定性设计要求进一步提高。
关键词：地铁；地下车站；抗拔桩
地下车站抗浮设计需要考虑施工、使用两个阶段[1]。在施工过程中，因车站结构自重小且无覆土，很难满足整体抗浮要求；在使用过程中，因水位、覆土厚度变化等原因，需要其他抗浮措施来确保地铁车站的抗浮稳定性。抗拔桩设置于地下车站结构底板，设置条件基本不受其他因素影响，且抗浮效果良好，在地铁地下车站结构抗浮设计中广泛应用。
1 概述
地铁地下车站上浮的主要原因为地下车站所受侧摩阻力、顶板覆土压力及结构自重等竖向力之和小于底板所受水浮力。一旦出现上浮问题，不仅会破坏车站结构，还会影响到前后区间，甚至地面道路、管线等相关实施，因此地下车站抗浮稳定性设计意义重大。
在施工阶段，基底一般会设置降水井将基坑内水位降至底板以下，保证整个施工阶段地下车站底板不受水浮力的影响，因此施工阶段的抗浮稳定性问题非抗拔桩设置的决定因素[2]。
在使用阶段，车站底板承受较高水头的水压力，其抗浮设计有以下三种情况：
（1）顶板覆土压力及车站主体结构自重抗浮
G土+G站≥1.05F浮 （1.1）
式中：G土代表车站顶板覆土压力
G站代表车站主体结构自重
F浮代表车站底板所受水浮力
（2）压顶梁抗浮
当公式（1.1）不满足时，通常会考虑增设压顶梁使车站围护结构参与抗浮。此时需满足：
G土+G站+FW侧+GW≥1.15F浮 （1.2）
式中：G土代表车站顶板覆土压力
G站代表车站主体结构自重
F浮代表车站底板所受水浮力
FW侧代表围护结构侧摩阻力特征值
GW代表围护结构自重
（3）附加结构措施抗浮
当设置压顶梁后仍不满足抗浮设计要求或无法设置压顶梁时，通常需要附加结构抗浮措施，如使用抗拔桩、配重法、锚桩法等。通过设置抗拔桩来满足抗浮要求时，需满足：
G土+G站+(FW侧+GW)+FKBZ≥1.15F浮 （1.3）
式中：G土代表车站顶板覆土压力
G站代表车站主体结构自重
F浮代表车站底板所受水浮力
FW侧代表围护结构侧摩阻力
GW代表围护结构自重
FKBZ代表抗拔桩桩侧摩阻力特征值及抗拔桩自重
2抗拔桩设计基本原则及计算理论
2.1抗拔桩设计基本原则
（1）抗拔桩布置应尽量均匀，使单桩提供抗拔力基本相同。
（2）为降低对车站底板的局部冲切作用，抗拔桩应尽量设置在底板上翻梁或是内隔墙下方。
（3）为方便施工，设置抗拔桩时应尽量避开底板局部加强箍筋位置以降低施工难度。
（4）预防“群桩效应”，充分发挥桩侧摩阻的作用。
2.2抗拔桩设计基本计算理论
抗拔桩提供抗拔力主要是依靠桩体自重和土体对桩体表面提供的侧摩阻力，对于群桩呈非整体破坏时，其抗拔力
抗拔桩设计计算尤其是桩侧摩阻力标准值在实际工程中通常以土工试验实测或参照相关工程经验来选取。
3.地铁地下车站结构抗拔桩设计注意事项
（1）有利抗浮荷载计算时，应注意扣除车站顶板开洞范围内的覆土，主体结构自重计算时应注意使用阶段车站内部大型设备的影响。
（2）计算地下水位时，应结合地质勘探单位的详勘资料以及相关水文资料考虑对工程所在区域的历史最高水位进行抗浮稳定性设计复核。
（3）计算超长抗拔桩抗拔力时应结合不同土层分段计算。此外，在实际施工过程中，抗拔桩多使用在深基坑工程中，桩底通常深于其他围护结构，需加强施工的安全防护。
（4）地下车站主体结构和附属结构之间应设置变形缝，应各自进行对应的抗浮设计。
（5）抗拔桩设计时应注意验算对车站底板的抗冲切作用，必要时对节点处采取必要的配筋措施，避免发生底板局部冲切破坏。
（6）抗拔桩设计过程中应充分考虑地下车站周边建设规划、工程环境等可能存在的变化对地铁地下车站抗浮稳定性带来的影响。
4.结束语
本文通过对抗拔桩设计原则和计算理论的分析，阐述了抗拔桩设计注意事项，也阐明了抗拔桩设计对地铁车站结构抗浮稳定性的重要作用。得出以下结论：
（1）设置抗拔桩能有效保证地铁地下车站结构的抗浮稳定性，对于提升地下车站安全等级具有良好的结构效果。
（2）抗拔桩设计计算理论仍需深入研究，其在不同土层中的失效机制仍有待进一步探讨。
参考文献：
[1]徐华生,隗志远.微型抗拔桩在微风化岩层地铁车站抗浮中的设计与应用[J].中国高新技术企业（中旬刊）,2016,17(1):15-16,17.
[2]李宏安,郭盛.深层开挖条件下自平衡试桩法上段桩承载力损失简化计算方法[J].土木建筑与环境工程,2015,12(4):84-89.
论文作者:杨辉
论文发表刊物:《基层建设》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/8
标签：车站论文; 结构论文; 底板论文; 自重论文; 地铁论文; 地下论文; 代表论文; 《基层建设》2017年第13期论文;