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摘要：文章基于长沙市地铁3号线洋湖湿地片区设计及施工实际情况，从设计思路、使用安全、施工便利等几个方面，对附属支撑选型、布置方式进行了对比分析，为实际设计及施工提供了具体的依据及指导意义，仅供参考。
关键词：车站附属、钢支撑、混凝土支撑、水平位移、地面沉降
1、工程概况
1.1 工程概况
本文分析内容基于长沙市地铁3号线洋湖湿地片区（山塘站~阳光站）各站附属结构。此地区车站附属基坑深度为10~13m，地质主要以粉质粘土层、填土层，局部为淤泥质土层、圆砾层、细砂层为主，且地下水丰富，整体地质条件较差。均采用明挖法施工，围护结构采用围护桩\地连墙+内支撑围护体系。本文以3号线洋湖湿地站1号风亭为例进行具体分析。1号风亭基坑埋深10.53m～10.43m，结构长41.1m，标准段宽17.1m，为地下一层结构。顶板覆土3.48～3.39m。围护结构采用600mm地下连续墙+内支撑围护体系。
2、内支撑及布置形式比选
2.1 钢支撑
2.1.1 布置方式及施工步序
根据1号风亭基坑规模，及地质条件，需采用两道φ609，壁厚16mm钢支撑自上而下依次布置。支撑水平间距3m，竖向间距4~5m。采用明挖顺作法施工，施工步骤分别如下：
（1）施工地下连续墙。
（2）进行第一次开挖，施工挡土墙、冠梁和第一道钢支撑。继续开挖并架设第二道钢支撑，最终开挖至基底。
（3）开挖到基底后，施工接地网后浇筑混凝土垫层、防水层、结构底板，设置泄水孔并预留内部结构钢筋及与车站主体接口后浇带的施做条件。
（4）浇筑侧墙防水层、侧墙、柱及顶板，待混凝土达到规定强度后，拆除第一道支撑，分段凿除车站地连墙，施工接口后浇带。
2.1.2 模型计算
围护结构按平面问题进行分析，取“荷载-结构”模式，采用弹性有限元法进行结构计算。本设计按“增量法”原理模拟施工开挖、支撑和回筑的全过程进行计算，计入了“先变形、后支撑”对围护结构内力的影响；地层与围护结构的共同作用采用水土压力及一系列不能受拉的弹簧进行模拟，如该弹簧的抗力大于被动土压力，则将应力超量向下层土体转移。
2.1.3 计算结果
通过计算，基坑整体稳定性、抗倾覆稳定性、抗隆起稳定性、抗突涌均可满足要求。由计算结构可得，钢支撑轴力最大发生在第5工况（开挖至基底时），轴力为1303KN。水平位移最大值出现在第7工况（拆除第二道钢支撑），位移为6.48mm。地表沉降最大值为9mm。
2.2 混凝土支撑
2.2.1 布置方式及施工步序
根据1号风亭基坑规模，及地质条件，选用一道600×700钢筋混凝土支撑，两端分别撑于地连墙顶冠梁及车站主体结构上翻梁。支撑水平间距4~6m。采用明挖顺作法施工，施工步骤分别如下：
（1）施工地下连续墙。
（2）进行第一次开挖，施工挡土墙、冠梁和钢筋混凝土支撑，支撑一端与车站主体结构梁连接。
（3）车站既有围护结构随附属开挖一并凿除，基坑开挖到基底后，施工接地网后浇筑混凝土垫层、防水层、结构底板，设置泄水孔并预留内部结构钢筋。
（4）浇筑侧墙防水层、侧墙、柱及顶板及顶板防水层，待混凝土达到规定强度后，拆除第一道支撑，并回填。
2.2.2 计算结果
通过计算，基坑整体稳定性、抗倾覆稳定性、抗隆起稳定性、抗突涌均可满足要求。由计算结构可得，支撑轴力及水平位移最大值均发生在第3工况（开挖至基底时），轴力为990KN。水平位移为11mm。地表沉降最大值为12mm。
2.3 计算结果对比分析
通过对两种支撑形式的计算结果对比可知：
（1）两种支撑形式均满足基坑安全、稳定及相关规范要求。
（2）其中两道钢支撑基坑最大变形量为6.48mm，地表沉降为9mm。一道混凝土支撑基坑最大变形量为11mm，地表沉降为12mm。两道钢支撑基坑对于控制沉降及基坑变形略优于一道混凝土支撑。
（3）从施工难度及复杂情况来看。两道钢支撑施工更加繁琐，由于纵向空间不足导致基坑开挖、出土进度及机械操作不便利，同时由于支撑需架设于车站围护结构上，附属基坑开挖时围护结构不能提前凿除，增加附属与车站接口部位的施工难度。相比之下一道混凝土撑施工更加便利，基坑内施工条件优越。
3、现场实际监测数据
本站随着施工的进行同时对地表沉降、深层水平位移、地下水位、支撑轴力等数据进行实时监测。数据记录了从开挖、架设支撑、基底成槽、主体结构施工等各阶段下的监测数据。
通过监测数据可知，基坑深层水平位移最大值约为8mm，且随之施工的进行，位移数据稳定在7.5mm左右。地表沉降最大值约为6.5mm，且随着施工的进行，沉降数据稳定在6mm左右。整个基坑施工过程中地表沉降、地下水位、深层水平位移（测斜）、墙体内力、水平位移、支撑轴力等检测数据显示均属于安全范围，基坑安全、稳定。
4、小结
目前长沙地铁3号线已进入附属施工阶段。通过对两种不同支撑布置形式的理论计算分析对比，两种支撑形式均满足基坑安全、稳定及相关规范要求。两道钢支撑基坑对于控制沉降及基坑变形优于一道混凝土支撑。但施工较混凝土支撑复杂。通过实际现场施工监测数据可得，采取一道混凝土支撑形式，监测数据一切正常，基坑无异常变化。此外，一道混凝土支撑保证了施工进度快速的开展。为以后设计及施工提供具体的依据及指导意义。
论文作者:丰帆
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/19
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