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摘要：在地铁工程建设中，基坑是地铁车站的基础。地铁车站明挖基坑围护结构稳定为保证地铁工程质量和安全发挥出重要作用。因此，文章以某地铁车站为例，就基坑围护稳定性平面、三维数值模拟、提升地铁车站基坑围护结构稳定举措等内容进行研究，提升地铁工程的质量和水平，最终实现良好应用效益和价值。
关键词：地铁车站；明挖基坑；结构稳定
1 引言
随着经济的发展，城市化步伐的加快，为满足日益增长的市民出行需要，大量兴建城市地铁工程，进而产生了大量的深基坑工程。由于这些深大基坑通常都位于密集城市中心，且常常紧邻建筑物、交通干道、地铁隧道及各种地下管线等，因而基坑施工场地紧张、施工条件复杂、工期紧迫。如何选择科学合理的支护方案，进行正确的围护结构设计，成为众多从事基坑工程的技术人员所关心的问题。
2 基坑围护稳定性平面分析
2.1 工程总体建设环境
金安桥车站标准段为双层双柱三跨箱型结构，主体全长342m，标准段结构总宽22.9m，总高14.3m，顶板覆土厚度1.6~3.15m。采用明挖法施工，采用桩撑支护及桩锚支护体系。附属结构包括3个出入口、2座风道及3个安全出入口。
2.2 基坑平面计算
专业化人员主要应用理正深基坑、同济启明星FRWS开展基坑分别计算，利用三维模拟有效研究基坑形态，开展三维分析、平面计算之间对比。同时，有关人员需要科学分析各个工况施工荷载、距桩顶深度、主要工况类型。除此之外，专业计算人员严格依据瑞典条分法开展地铁工程杂质土、粉质粘土研究，计算出此地铁工程安全系数为1.30，整体安全系数为1.499，抗滑力为4674.8kN/m，下滑力为3226.3kN/m，滑动半径为24.85m，滑动圆心为（4.80，-1.53）m。
2.3 基坑围护方案选择的原则
在选择基坑围护结构方案时，要满足以下几点主要原则：（1）安全可靠原则：基坑工程首先必须确保基坑工程本体的安全，为地下结构的施工提供安全的施工空间，必须要严格地控制土体变形，使基坑变形在允许值内；其次，基坑周围已有的建筑物和构筑物所造成的开挖变形、对开挖基坑周围的道路及市政管线设施所造成的影响。（2）技术可行原则 ：基坑围护结构设计不仅要安全可靠，而且要保证工程施工方能够经济、便利的实施。（3）经济合理原则：基坑围护结构体系作为一种临时性结构，要从工期、材料、设备、人工以及环境保护等多方面综合研究经济合理性。
3 三维数值模拟
3.1 MidasGTS有限元软件
MidasGTS，即隧道与岩土分析系统，主要是利用网络信息技术、计算机技术构建起可视化特点的复杂工程直观几何模型，有效利用multi-frontal求解器提升运算效率。在后期的处理中，以图表、图形、表格等方式形成自动化，具有实用特点的计算书，开展工程有效质量管理认证，提升计算结果的质量与精度。MidasGTS有限元软件完全可以进行中文界面操作，构建直观立体三维建筑分析模型，为施工提供极大便利等。
3.2 基坑有限元模型
专业人员依据工程材料实体属性、所有的单元与节点特征，设置出必要的边界条件和实常数，获得计算后的支护结构荷载分析，避免初始应力荷载产生出内力和变形。同时，有关人员应用MidasGIS软件开展工程选项“位移清零”，全面提高模拟基坑开挖计算结果的精确度。除此之外，有关人员进行单元激活与钝化，重新赋予材料属性应有的功能。
4 围护结构方案与设计
4.1 围护结构布置
金安桥站基坑围护桩及冠梁采用C30混凝土，桩径1m，桩长20~24m，间距1.8m，共计基坑围护桩415根，其中先期已完成北侧与S1并行段118根，车站试验段62根，西端盖挖段65根，剩余围护桩共计170根，其中中间盖挖段围护桩75根，明挖段基坑围护桩95根。桩间设100mm厚C20喷射混凝土，钢筋网φ6@150*150布设。基坑围护桩详见附图1：金安桥站基坑围护桩平面布置图。
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4.2 围护结构荷载
就基坑而言，主要有以下荷载：①侧向土、水压力，施工阶段对于粘性土地层采用水土合算；对于砂性土地层采用水土分算的办法，介于粘性土和砂性土之间的地层，根据其渗透性确定其是采用水土合算，还是水土分算；使用阶段无论砂性土或粘性土，都根据设计水位全水头和水土分算的原则确定。②地面超载采用20kPa。
4.3 计算模型与计算简图
围护结构设计内力和变形计算，沿车站纵向取单位长度按弹性地基梁计算；坑内开挖面以下地层对墙体的约束，采用一系列弹簧支座模拟，如图2-3所示。计算时考虑支撑点的位移，施工工况及支撑刚度等对结构的内力与变形的影响，按照“先变形，后支撑”的原则，最终控制设计的位移与内力值应为各工况计算结果的包络值。
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5 结语
综上所述，专业化人员应用MidasGTS，即隧道与岩土分析系统开展工程直观立体模型构建，有利于指导铁车站深基坑围护组建工程指挥部，准备施工方案、施工材料，开展交通导航、施工测量、探沟施工、钻孔灌注桩、距离管线较近处围护桩施工，桩身混凝土质量检测等，保障地铁车站明挖基坑围护结构稳定，实现工程良好应用效益和价值。
参考文献：
[1]谭林利.明挖地铁车站深基坑围护结构稳定性分析研究[D].南华大学,2016.
[2]刘文.明挖地铁车站围护结构整体稳定性的计算探讨[J].工程建设与设计,2012
[3]隗建波.地铁车站明挖基坑围护结构稳定性研究[D].西南交通大学,2010.
作者简介：李东，男，汉族，籍贯：河北省定州市留早镇白家庄，学历：本科，职称：工程师，研究方向：土木工程。
论文作者:李东
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/4
标签：基坑论文; 结构论文; 工程论文; 地铁论文; 车站论文; 荷载论文; 水土论文; 《防护工程》2018年第36期论文;