趙得杰

摘 要：由于當(dāng)前我們國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過(guò)程中建筑項(xiàng)目占據(jù)了很大一部分，現(xiàn)在地鐵基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工使用的比例越來(lái)越多，它在整個(gè)城市的發(fā)展中有一個(gè)很大的影響，同時(shí)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)，確保地鐵的使用壽命，也是一個(gè)重要的工作基坑結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用程序，選擇基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響著地鐵工程建設(shè)的質(zhì)量，只有繼續(xù)改善和優(yōu)化基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，為保證地鐵建設(shè)項(xiàng)目的安全和質(zhì)量根據(jù)基坑節(jié)約工程造價(jià)，由于地鐵建設(shè)工程在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我們會(huì)遇到很多問(wèn)題，我們應(yīng)該總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)改進(jìn)，使基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率得到改善。本文對(duì)地鐵建設(shè)工程中基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化與應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的研究。

關(guān)鍵詞：地鐵；施工工程；基坑支護(hù)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1 前言

隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，地鐵出現(xiàn)了。地鐵車站基坑支護(hù)在地鐵車站基坑的穩(wěn)定性和安全性中起著重要的作用。因此，地鐵車站基坑支護(hù)設(shè)計(jì)已成為一個(gè)重要的研究課題。本文以珠江三角洲城際快速軌道交通廣佛線西朗站基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工程為例，探討地鐵車站基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及具體的優(yōu)化方式，并最終分析優(yōu)化后的效果，從而為今后地鐵車站基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作提供參考與借鑒。

2 地鐵工程中基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的重要性

在地鐵建設(shè)項(xiàng)目中，支護(hù)結(jié)構(gòu)是非常重要的，是地鐵建設(shè)項(xiàng)目的重要結(jié)構(gòu)之一，與整體結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系，能保持整體施工質(zhì)量，基坑支護(hù)的地鐵建設(shè)項(xiàng)目是質(zhì)量保證的兩個(gè)方面的力量和結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)，通過(guò)一系列的先進(jìn)技術(shù)，使我國(guó)的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和技術(shù)水平達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，確保地鐵工程能夠滿足施工質(zhì)量要求，保證施工質(zhì)量的整體效果。基坑支護(hù)的質(zhì)量關(guān)系到地鐵車站的使用安全與運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，因此必須高度重視并不斷探索優(yōu)化途徑，從而持續(xù)的提高我國(guó)地鐵車站的運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本，推動(dòng)我國(guó)地鐵運(yùn)營(yíng)事業(yè)的發(fā)展。

3 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工程技術(shù)的特點(diǎn)概括

（1）基坑工程是與現(xiàn)場(chǎng)勘察、基坑設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)管理、相鄰場(chǎng)地相互作用等諸多因素相關(guān)的綜合技術(shù)。

（2）建筑物往往是高層建筑?；拥陌l(fā)展將會(huì)是大而深的。一些長(zhǎng)度和寬度將超過(guò)100米，這將給支撐系統(tǒng)帶來(lái)更大的困難。

（3）在市政設(shè)施建設(shè)、狹窄空間的建設(shè)、密集或接近重要建筑物的基礎(chǔ)上，經(jīng)常進(jìn)行開(kāi)挖，往往必須保護(hù)相鄰的永久性建筑物和市政公用設(shè)施，而不是邊坡開(kāi)挖，嚴(yán)格控制基坑位移和穩(wěn)定性要求。

（4）在軟弱土層中，基坑開(kāi)挖會(huì)產(chǎn)生較大的位移和沉降，影響周圍的建筑物、市政建設(shè)和地下管線。

（5）基坑開(kāi)挖期很長(zhǎng)。從開(kāi)挖到地下所有隱蔽工程的完成，往往需要幾次降雨、地基的附加和振動(dòng)，不利于基坑的穩(wěn)定性。

4 基本案例

本文設(shè)計(jì)優(yōu)化目標(biāo)是珠江三角洲城際快速軌道交通廣佛線西朗站基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。地鐵站的橫截面是位于廣州市荔灣區(qū)花大道和鶴洞路的交叉位置，呈西南至東北走向布置，橫跨花地大道，和1號(hào)線西朗站通過(guò)換乘通道相接，車站長(zhǎng)度為38.63米，寬度20.7米，基坑的深度15.84米，是地下兩層結(jié)構(gòu)。

5 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

5.1 設(shè)計(jì)優(yōu)化目的與內(nèi)容

西朗站是廣州佛山線站首通段的重要樞紐，車站規(guī)模大，疏解復(fù)雜，施工工期長(zhǎng)。為加快工程進(jìn)度，節(jié)約工程造價(jià)，在保證工程質(zhì)量和安全的前提下，確定基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。車站基坑支護(hù)是保證基坑開(kāi)挖過(guò)程中不存在失穩(wěn)和破壞。基坑失穩(wěn)和破壞的主要形式是整體失穩(wěn)、傾覆失穩(wěn)、踢腳失穩(wěn)和底抬升，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)檢查各種穩(wěn)定性條件。支撐樁的穿透深度是影響基坑穩(wěn)定性的重要參數(shù)，其穩(wěn)定性計(jì)算必須在相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中進(jìn)行。此外，為了保護(hù)周圍的建筑物和地下管線，在綜合分析基坑深度、西朗站地質(zhì)、水文條件以及周圍環(huán)境因素的基礎(chǔ)上，不允許挖掘地基的側(cè)向位移，提出了設(shè)計(jì)優(yōu)化的主要內(nèi)容如下：

（1）比較了支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案。車站基坑的安全等級(jí)為一級(jí)?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)的置換方案可采用地下連續(xù)墻、鉆孔樁、旋轉(zhuǎn)射流樁和套管樁。通過(guò)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的比較和選擇，設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，采用現(xiàn)澆樁+旋轉(zhuǎn)噴射樁結(jié)構(gòu)。

（2）支持系統(tǒng)的優(yōu)化與調(diào)整。在原來(lái)的設(shè)計(jì)中，鋼支架使用較多，間距更密。有許多問(wèn)題，如大量的鋼支撐、長(zhǎng)時(shí)間的施工和土石開(kāi)挖施工的不便以及主體結(jié)構(gòu)等。

5.2 優(yōu)化后的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

通過(guò)對(duì)有關(guān)工程類比和結(jié)構(gòu)計(jì)算的分析，確定了優(yōu)化后的支護(hù)結(jié)構(gòu)，由疏排鉆孔灌注樁+三道支撐體系構(gòu)成?；又ёo(hù)標(biāo)準(zhǔn)斷面為1000mm的疏排鉆孔灌注樁，其中一些樁與深淤泥和建筑物附近的局部地區(qū)由1000mm的疏排鉆孔灌注樁施工。采用600mm樁間迎水面樁進(jìn)行止水處理，背水面樁間噴錨進(jìn)行支護(hù)。與此同時(shí)，調(diào)整支撐體系，第一道混凝土支架的水平間距由6m調(diào)至10m，而第二、第三到支撐水平間距由3m調(diào)至5m。

5.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

5.3.1 計(jì)算原理

支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法是基于增量法的原則，彈性支撐法和極限平衡法對(duì)模擬開(kāi)挖和施工過(guò)程構(gòu)建的基本因素影響支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，考慮到結(jié)構(gòu)應(yīng)力的連續(xù)性系統(tǒng)在分布式計(jì)算，通過(guò)計(jì)算跟蹤施工階段的整個(gè)過(guò)程。在開(kāi)挖面下，利用一組彈簧來(lái)模擬地層的水平阻力，用彈性支點(diǎn)法確定土體的水平阻力系數(shù)法。

5.3.2 主要荷載

（1）結(jié)構(gòu)自重。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重按25kN/m3進(jìn)行計(jì)算。

（2）水土側(cè)壓力。施工階段根據(jù)朗金主動(dòng)土壓力進(jìn)行計(jì)算，運(yùn)營(yíng)階段根據(jù)靜止土壓力進(jìn)行計(jì)算。

5.3.3 巖層、土層設(shè)計(jì)計(jì)算

該站基坑的標(biāo)準(zhǔn)斷面深度為15.84m，應(yīng)按照一級(jí)基坑的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)規(guī)范，確定基坑下護(hù)樁的埋深程度為：中風(fēng)化層不小于2.5m，微風(fēng)層不小于1.5m。

5.3.4 計(jì)算結(jié)果

在優(yōu)化設(shè)計(jì)方案后，采用24個(gè)地質(zhì)鉆孔對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，計(jì)算結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求，現(xiàn)將車站端頭和標(biāo)準(zhǔn)段中各一個(gè)點(diǎn)（MGF3-IXB67、MGF3-XL-028）的支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果。基坑支護(hù)的位移、彎矩和剪切包絡(luò)圖，以及對(duì)尾端和標(biāo)準(zhǔn)斷面的拆除支持。通過(guò)校核計(jì)算，所有基坑的最大水平位移、承載能力和穩(wěn)定性均滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

5.3.5 設(shè)計(jì)優(yōu)化效果

西朗站支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化之后，樁徑從1200毫米調(diào)至1000毫米，總數(shù)從837根改為557根。主要減少的工程如下：樁基礎(chǔ)形成12602.8立方米，鋼筋籠制安916.2t（5618.6立方米），樁基噴混凝土和支撐系統(tǒng)工程數(shù)量減少30%左右。在合同文件的基礎(chǔ)上，西朗站的支撐結(jié)構(gòu)采用總價(jià)包干形式，同時(shí)保持合同收入不變，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約1000多萬(wàn)元。此外，由于實(shí)際工程數(shù)量的減少和施工條件的方便，使西朗站的施工條件得到了優(yōu)化，縮短了3個(gè)月的施工周期。

6 結(jié)束語(yǔ)

地鐵建設(shè)項(xiàng)目歷史悠久。隨著城市數(shù)量和規(guī)模的擴(kuò)大，地鐵建設(shè)項(xiàng)目已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施規(guī)劃設(shè)計(jì)的目的。新中國(guó)成立以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，城市基礎(chǔ)設(shè)施和城市規(guī)劃得到加強(qiáng)。地鐵對(duì)城市的建設(shè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都有很大的影響。作為建筑的基礎(chǔ)，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和技術(shù)的應(yīng)用起到了重要的作用。

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