摘要：地铁车站在建设过程中，受环境边界条件不对称荷载对基坑引起偏载效应，正常使用会受到其偏载深基坑围护结构设计的影响，本文围绕设计偏载深基坑这一问题展开讨论，首先以假定地铁工程概况为例，利用二维有限元数值模型对基坑围护结构出现的变形情况进行分析。通过对工程的计算结果进行分析，对偏载基坑围护结构的设计进行不断优化，全面提升偏载基坑稳定性。
关键词：地铁车站；偏载深基坑；围护结构；
引言：随着城市化的不断发展，城镇化进程不断加快，城市规模在不断扩大，导致公共交通运能与实际需求矛盾日趋显著。为改善城市公共交通供需矛盾，地下轨道交通因其安全、快捷、绿色环保等诸多优势，在各个城市的交通建设中无疑是第一选择。但是在各个城市大规模建设地铁交通的情况下，现场施工事故在施工中时有发生。事故外在原因有很多种，比如地质水文条件、不可抗力自然因素、施工工艺及工程措施不当，也有围护结构设计假定条件不符合实际情况等因素。而作为设计人员，应当要严谨细致认真的分析设计边界条件，确保计算假定贴合实际情况，保证基坑围护结构的安全性。
在实际施工过程中，考虑地铁建设成本因素，一般情况下地铁基坑施工工艺采用明挖施工。但在地铁车站建设过程中，地铁基坑环境边界条件通常较为复杂，再加上地铁车站站位限制因素较多，基坑周边很容易出现不对称的单边建筑物，而这种情况就会造成基坑偏载。本文通过对案例工程的计算分析，针对偏载基坑围护结构的设计提出针对性设计方案，为类似工程的围护结构设计提供参考。
1 地铁车站工程概况
本文研究的案例工程概况：地下两层11m岛式站台车站，全长220.0m，标准段宽为20.1m。总建筑面积约13600㎡，标准段基坑开挖深度约17 m。本站主体结构和附属结构均采用明挖法施工，围护结构采用地下连续墙+内支撑体系。主体结构为地下双层单柱两跨结构钢筋混凝土框架结构。车站主体结构采用明挖法施工，围护结构采用地下连续墙+内支撑体系。主体结构为地下双层单柱两跨结构钢筋混凝土框架结构。
案例工程沿大街东西向布置，北侧五层框架结构，条形基础，基础埋深2.5米，距离车站主体基坑边约10米；南侧为地下钢筋混凝土管涵，覆土约1.5米，管涵截面外边尺寸6米（宽）X2.4米（高），距离主体基坑边距离约10米。周边环境平面如图1示：
图1 案例工程周边环境平面图
案例工程土层分布：地层分布自上而下分别为杂填土、素填土、粉质粘土、粉细砂、粉土、粉质粘土、粉土。
根据本站结构型式、场地地质及周边环境保护要求不同，结合案例工程当地的成功经验，根据地质勘察报告，本场地潜水埋深3.3m～4m，主体基坑深约17m，主体结构底板位于（③-2，④-2）粉土层。主体结构基坑施工需降水，降深约10m。若采用基坑外降水，对周边环境影响较大。（④-2）粉土层埋深约30m，土层连续，渗透性系数小，可作为稳定的隔水层。拟定主体围护结构推荐方案采用800mm地下连续墙型式，支撑采用1道混凝土支撑+2道钢支撑的内支撑体系。
2 围护结构计算分析
进行地铁车站基坑围护结构计算分析以标准段为例，应用启明星深基坑支挡结构设计计算软件二维计算。分别考虑按北侧有、无偏载情况进行计算分析。模拟施工过程，考虑先开挖后支撑时结构已变形的实际情况。
本案例第一道支撑采用C35钢筋混凝土结构支撑，截面800mmX1000mm。第二、三道钢支撑采用Φ800X16圆钢支撑，材质Q235B，钢支撑按轴力标准值的50～80%施加预加轴力。
2.1 不考虑北侧5层框架房屋偏载影响
在不考虑偏载情况下，围护结构计算简图如下（图2.1-1）：
图2.1-1 不偏载情况下围护结构计算简图
在不考虑偏载情况下，计算结构简图如下（图2.1-2）：
图2.1-2 不偏载情况下围护计算结果
2.2 考虑北侧5层框架房屋偏载影响
在上序其他条件不变考虑北侧偏载情况下，计算结构简图如下（图2.2-1）：
图2.2-1 偏载情况下围护计算结果1
按实际考虑偏载情况下，将地连墙厚度由800mm厚提高至1000mm，计算结构简图如下（图2.2-2）：
图2.2-2 偏载情况下围护计算结果2
2.3 计算结果对比
（1）本案例，按照围护结构截面、支撑等条件相同，考虑偏载与否计算结果分析如下：
a内力计算结果对比
本案例，考虑偏载影响，剪力、弯矩均增大约7.5%。
b支撑反力对比
本案例，考虑偏载影响，第一道钢支撑反力增大约5.6%，第二道钢支撑反力增大约6.1%。
c地连墙变形对比
本案例，考虑偏载影响，地连墙最大变形增大约12.5%。
（2）本案例，偏载情况下，考虑加强围护结构后，计算结果分析如下：
偏载情况下，考虑加强围护结构后，剪力提高3.8%，弯矩增大约4.1%；支撑反力，第一道钢支撑反力增大3.7%，第二道钢支撑反力减小2.2%。地连墙最大位移减小17.2%。
3 结论
综上所述，在研究和分析地铁车站计算偏载基坑围护结构设计后，关于同类型基坑围护结构设计有着一定的认识。在经过研究和计算后得知：
（1）本案例，考虑偏载影响，剪力、弯矩均增大约7.5%；第一道钢支撑反力增大约5.6%，第二道钢支撑反力增大约6.1%。偏载对围护结构受力影响较大，偏载围护结构需进行专门研究设计。
（2）本案例，考虑偏载影响，地连墙最大变形增大约12.5%。且基坑整体有向无偏载侧移动的趋势。
（3）侧围护结构增加刚度，可以将基坑整体偏移减小。但由于引起内力重分布，支撑反力增大与否不能一概而论，需通过计算确定，所以基坑支护设计时，应尤其引起注意。
（4）此外，基坑支护设计时，还用考虑基坑开挖引起的周边房屋沉降，房屋变形过大导致结构破坏。
参考文献：
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[4]袁磊.地铁车站偏载深基坑围护结构设计研究[J].工程建设与设计，2018（15）：73-75.
[5]何晓东.紧邻营业线偏载深基坑施工方法[J].科技创新导报，2011（08）：50-52.
论文作者:李主华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/3/27
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