摘要：随着社会的发展，地铁工程建设发展迅速，在地铁建设中，深基坑支护结构的设计非常重要，其直接影响着地铁车站和隧道的质量。本文以广州地铁某车站深基坑设计为例，分析了基坑支护形式的比选，对基坑的内力、变形、稳定性等进行分析，为以后类似基坑支护设计提供参考。
关键词：地铁；施工工程；基坑支护；结构设计
引言
在地铁工程施工的过程中基坑支护结构设计是非常重要的组成部分。地铁是城市的基本标志，在施工过程中很大程度上承受了由地铁施工工程带来影响，而地铁施工工程在进行建设时时刻要控制成本，所以需要将基坑支护结构设计的运用引入，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。
1地铁工程中基坑支护结构的重要性
在地铁施工的过程中基坑支护结构非常重要，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地铁工程中基坑支护结构特点
（1）一般承载桩桩底均会位于比较坚硬的土壤当中，例如：岩石、可塑、硬塑状粘性土、密砂当中，它可以有效保证桩基础的安全质量，可提供很高的竖向承载力，这些力量足足能够承受地铁上部结构对桩基的荷载作用。（2）基坑支护结构一般具有较大的竖向承载能力，不会在其它因素（自重、外力载荷）干扰下发生过大的沉降变化，并保证倾斜角度在可控范围内。（3）可以凭借着这些桩基坑支护结构防止整体的侧翻，可以有效抵制来自外界的因素（地震、海啸）的强力载荷，保证建筑有效安全。（4）基坑支护结构本身可以通过自身特点穿过一些液化土层，可以有效保证桩支撑在这些土层中，有效保证建筑的安全。
3地铁工程中基坑支护结构施工原则
只有选取优质的基坑支护结构设计才能有效的确保地铁施工的质量。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。
4基本案例
本文设计优化对象为珠江三角洲城际快速轨道交通某站基坑支护结构。该地铁车站位于广州市荔湾区花地大道和鹤洞路的交叉部位，呈西南至东北走向布置，横跨花地大道，与1号线西朗站通过换乘通道相接，车站全长38.63m，标准段宽20.7m，基坑深度15.84m，为地下两层结构。
5基坑支护结构优化
5.1设计优化目的与内容
此车站规模大，疏解复杂，工期紧张。为了加快进度、节约项目成本、决定在保证工程质量和安全的前提下对基坑支护结构进行设计优化。车站基坑支护是为了保证开挖时不发生失稳破坏。基坑失稳破坏的主要形式有整体失稳、倾覆失稳、踢脚失稳、底部隆起等，所以在设计时要验算各项稳定性条件。支护桩的入土深度是影响基坑稳定性的重要参数，在相关结构设计时须进行稳定性验算。另外，为了保护基坑周围建筑物和地下管线等，基坑开挖时不允许支护侧向位移过大而引起太大的地面沉降在综合分析西朗站基坑的深度、地质水文条件和周边环境因素的基础上，拟定设计优化调整的主要内容如下：（1）支护结构优化方案比选。该车站基坑安全等级为一级，基坑支护结构替换方案可采用地下连续墙、钻孔灌注桩＋旋喷桩、套管咬合桩等，通过技术经济比选，设计优化方案采用钻孔灌注桩＋旋喷桩结构形式。（2）支撑体系的优化调整。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆原设计中钢支撑使用较多，间距较密，存在钢支撑使用数量大、时间长以及土石方开挖和主体结构施工不便等问题，影响作业效率，故需要对支撑体系的间距进行调整。
5.2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。
5.3支护结构验算
5.3.1计算原理
计算原理支护结构计算基于增量法原理，即采用弹性支点法和极限平衡法模拟基坑开挖和回筑施工过程中各种基本因素对支护结构受力的影响，在分步计算中考虑结构体系受力的连续性，跟踪施工全过程逐阶段计算。开挖面以下用一组弹簧模拟地层水平抗力，土的水平抗力系数按K法确定，采用弹性支点法计算。
5.3.2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。
5.3.3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。
5.3.4计算结果
进行设计方案的优化后，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。
5.3.5设计优化效果
对此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。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。
结语
综上所述，我国的地铁施工建设逐渐增多，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。为了增强地铁施工工程中基坑支护结构设计与技术的运用，必须在一定程度上加大地铁施工工程中基坑支护结构设计与技术的运用力度，为地铁工程赢得一个良好的环境。
参考文献
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[2]朱骏.桂金祥基坑支护结构在地铁工程施工中的应用[M].广东科技，2010，12（6）：125～128.
[3]王峻.朱骏.基坑支护结构在地铁工程施工中的应用[J].山西建筑，2011（28）：79～83.
论文作者:孙明福
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/5/24
标签：基坑论文; 地铁论文; 结构论文; 结构设计论文; 工程论文; 车站论文; 钻孔论文; 《基层建设》2018年第7期论文;