中咨工程建设监理公司南宁分公司 广西 南宁 530031
摘要：基坑支护是地铁工程建设的重要内容之一，地铁是城市的基本标志，基坑支护结构设计的运用应以人为本，机械作为辅助性工具，合理的基坑支护结构设计可以大大降低施工成本，保证地铁施工工程进度和进程，而基坑支护结构技术的运用适用范围较为广泛，特别在地铁施工工程中更加体现出其优势，基坑支护结构设计是否合理将会影响地铁施工工程质量以及其实用性。为了很好地控制地铁质量，管理者需要不断加强对地铁施工工程后期的观测和定时勘探力度，才能够确保基坑支护结构设计的科学和合理性。
关键词：地铁车站；基坑支护；结构设计
1地铁工程中基坑支护结构的重要性
基坑支护结构目前在地铁施工工程中非常重要，它是地铁施工工程上重要结构之一，对整体结构有着直接上的关系，可以维护整体建筑的质量，地铁施工工程中基坑支护含义是对整体结构和结构中受力两方面进行质量保证，通过一系列先进技术进行施工以达到国家标准，我们国家对于基坑支护结构设计与技术水平正逐渐提高，确保地铁工程能够满足施工质量要求，保证建筑整体效果质量。
2车站基坑地质情况以及设计标准
车站基坑总体处于第四系填土、淤泥质土中，其均匀性一般、富水性差、透水能力较差、含水量较小。车站基坑岩土层分布相对较为稳定，施工期间基坑出水量总体较小，但由于基底底部部分地段存在砂土层承压水，水位较高，基底底部弱透水厚度较薄，存在突水条件，建议设计专业进行验算，采取措施保证坑底不会隆起，下部砂、砾石层中的承压水不能涌入基坑。1）确保车站基坑的安全和保护等级均为一级，重要性系数达1.1，车站基坑有效寿命为2年。2）设计结构净空尺寸需符合相关施工工艺及建筑限界的具体要求，为契合后期的施工带来的各类误差、变形、沉降等影响，设计结构尺寸时需预留余量。3）结合施工现场的工程和水文地质情况，以及周边环境，设计合理的支护结构模式，选取最佳施工方案，最大限度保障施工安全。4）严格把控基坑变形：围护结构水平位移控制在0.2%H内，且不超过30mm；地面沉降量不超过0.15%H，其中H是基坑开挖深度。5）由于设计中未计入施工误差，故实际进行施工放线时需结合围护结构情况，综合水平和垂直施工可能的误差，围护结构的可允许水平位移可适当外放。
3地铁工程中基坑支护结构施工原则
在地铁施工过程中，选取最佳基坑支护结构设计才是地铁施工过程的重要关键，所以要针对相应地铁工程项目进行选择，这样可以保证基坑支护结构安全，也可大大降低工程建设成本，也对整个建筑施工过程中质量得到安全保障，对于地铁施工过程中桩基础选择需要按照几点原则选取，首先选取需要按照当地工程地质情况（包括水质、土壤状况等）进行选择，其次按照建筑施工工程原则进行选择，并根据施工材料和施工工艺进行筛选，最后要保障工期按时完工，所以建筑工程土建施工中要进行基坑支护结构设计与技术的选择。
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4基坑支护结构优化
4.1设计优化目的与内容
西朗站是广州线佛山站首通段的关键枢纽，车站规模大，缓解复杂，施工期。为了加快工程进度，节约工程造价，在保证工程质量和安全的前提下，对基坑支护结构进行了优化设计。基坑支护是保证基坑开挖不发生失稳破坏。基坑的失稳破坏的主要形式有整体失稳，倾覆失稳、踢脚失稳和底鼓，所以稳定性条件设计中应检查。支护桩的深度是影响基坑稳定性的一个重要参数，在相关结构设计中必须进行稳定性验算。此外，为了保护周围建筑物和地下管线的开挖，不允许支持基于基坑的深度综合分析多地过量沉降引起的横向位移，西朗站的地质和水文条件和周边环境因素，优化设计的主要内容是如下：（1）支持优化支护结构方案的选择。基坑安全等级为一级，基坑支护结构的替代方案可应用于地下连续墙、钻孔灌注桩和灌注桩、套管接头桩，通过技术经济比较，对钻孔灌注桩和灌注桩结构优化设计。（2）支护系统优化调整。原设计的钢支架使用广泛，空间密集，钢支撑使用量大，时间长，土方开挖和施工主体结构不便，影响了工作效率，因此需要调整间距支护体系。
4.2优化后的支护结构设计方案
通过相关工程类比及结构计算分析，最终确定优化后的支护结构由疏排钻孔灌注桩＋三道支撑体系组成。基坑支护标准段采用1000mm的疏排钻孔灌注桩，部分淤泥较深和靠近建筑物的局部地段支护桩采用1000mm的疏排钻孔灌注桩，桩间迎水面桩间采用600mm旋喷桩止水，背水面桩间喷锚支护。同时调整支撑体系，第一道混凝土支撑水平间距由6m调整为10m，第二、三道钢支撑水平间距由3m调整为5m。
4.3计算原理
支撑结构是基于增量法原理计算，弹性支点法和开挖施工过程中构建的基本影响因素对支护结构的应力仿真计算的极限平衡法，考虑到分布式计算中的应力系统结构的连续性，通过计算施工阶段全过程跟踪。用开挖面下的一组弹簧模拟水平阻力，采用水平抗力系数法计算地层的水平阻力。采用理正深基坑支护结构设计计算软件的支撑结构，支撑结构的计算模型。
4.4主要荷载
（1）结构自重：钢筋混凝土结构自重按25kN/m3计。（2）水土侧压力：施工阶段按朗金主动土压力进行计算，使用阶段按静止土压力进行计算。（3）地面超载：标准段按20kN/m2计，盾构吊出端按70kN/m2，建筑物位置按60kN/m2计。
4.5岩层、土层设计计算基本参数岩层、土层力学指标参数
该车站基坑标准段深度为15.84m，按一级基坑考虑。根据勘察资料和设计规范要求，基坑以下支护桩嵌固深度确定为：中风化层不少于2.5m，微风化层不少于1.5m。
4.6计算结果
设计方案优化后，该车站以24个地质钻孔进行基坑支护结构验算，计算结果均满足规范要求，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。端头及标准段对应的开挖架设支撑、回筑拆除支撑时的位移、弯矩、剪力包络图。经过验算，基坑全部桩身的最大水平位移、承载力与稳定性均满足设计规范要求。
4.7设计优化效果
西朗站支护结构设计优化后，桩基直径从1200mm调整为1000mm，总数从837根变为557根，减少了280根，优化前后主要工程数量情况见表1。减少的主要工程量有：桩基成孔12602.8m3，钢筋笼制安916.2t（5618.6m3），桩基喷射混凝土和支撑体系工程数量减少约30％。依据承发包合同文件，西朗站支护结构采用合价包干形式，在保持合同收入不变的情况下创造项目经济效益1000多万元。另外，由于实际工程量的减少以及支撑体系优化带来的便利施工条件，为西朗站缩短工期3个多月。
5结论
地铁施工工程具有悠久的历史，随着城市数量和规模的扩展，地铁施工工程开始进行有目的的规划和设计。自新中国成立以来，我国的经济水平不断提升，对城市基础建设和城市规划也不断加强。地铁对城市的建设以及经济发展产生的影响非常大。而作为建筑的基础，基坑支护结构设计与技术的运用具有举足轻重的作用。本文简要论述了地铁施工工程中基坑支护结构设计与技术的运用，地铁施工工程中基坑支护结构设计与技术的运用仍需不断地改善。创新需高技术人才，采用合理方式和管理手段，才能促进地铁施工工程中基坑支护结构设计与技术的运用的发展和生存。
参考文献
[1]孙豫.地铁车站基坑稳定性及变形特性研究[D].东华理工大学,2016.
[2]王钎,安应选.岩溶地区地铁车站深基坑支护结构优化设计[J].现代城市轨道交通,2016,02:66-70.
论文作者:雷钧
论文发表刊物:《防护工程》2017年第13期
论文发表时间:2017/11/14
标签：基坑论文; 结构论文; 地铁论文; 结构设计论文; 工程论文; 车站论文; 钻孔论文; 《防护工程》2017年第13期论文;