◎房昕

本文針對地鐵車站基坑設(shè)計要求，從地質(zhì)參數(shù)、支撐布置、內(nèi)力與變形計算方法、支錨剛度、材料抗力和配筋等方面，對基坑支護計算需要注意的幾個問題進行探討。

引言：隨著地鐵建設(shè)的發(fā)展，地下空間開發(fā)規(guī)模越來越大，基坑也越來越深。這些深大基坑通常都位于城市樞紐，常常緊鄰建筑物、交通干線及各種地下管線，施工場地狹小、施工周期緊張。地鐵車站基坑多采用內(nèi)撐式支護結(jié)構(gòu)。支護結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計一般通過理論估算與軟件（理正或者啟明星）設(shè)計來綜合考慮。本文對內(nèi)支撐計算過程中一些問題進行了總結(jié)。

一、地質(zhì)參數(shù)的選取

地質(zhì)參數(shù)作為支護結(jié)構(gòu)選取的已知條件，對基坑支護設(shè)計有直接影響。應選擇附近有代表性的鉆孔，獲得直剪固結(jié)快剪強度指標外，還需提供滲透性指標。對于粉性土和砂土還需提供土的顆粒級配曲線等。

二、支撐布置

圖1內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)

內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)是由支護樁（墻）、圍檁、水平支撐、鋼立柱和立柱樁等組成，見圖1。地鐵車站基坑多采用鋼筋混凝土支撐+鋼管撐的形式，一般情況采用對撐，并在基坑四角設(shè)置水平角撐，鋼支撐與圍護結(jié)構(gòu)連接處設(shè)置圍檁。支撐的層數(shù)應視基坑周圍環(huán)境要求、基坑地質(zhì)條件和基坑深度等因素而定。上、下層水平支撐軸線應布置在同一豎向平面內(nèi)，豎向相鄰支撐的水平凈距不宜小于3m，當采用機械開挖及運輸時，不宜小于4m。第一道水平支撐的圍檁可同時作為圍護結(jié)構(gòu)墻頂?shù)墓诹海瑸榻档陀嬎闵疃?，可以放低墻頂圈梁的標高，但不宜低于自然地面以?m。同層鋼筋混凝土支撐水平間距不大于9m，鋼支撐水平間距不大于4 m，上、下層鋼筋混凝土支撐與鋼管撐的水平間距成比例設(shè)置，便于出土。

三、內(nèi)力與變形計算方法

內(nèi)力手算比較準確的方法為山肩邦男精確解法。但是該法計算非常繁瑣。實際施工中，一般采用山肩邦男近似解法計算，按山氏近似解法計算的結(jié)果，一般都大于山氏精確解，橫向軸力稍大于精確解，最大彎矩約大10%，近似程度相當高。根據(jù)彎矩利用規(guī)范中提供的公式采用結(jié)構(gòu)力學圖乘法計算，驗算變形。軟件中提供了彈性支點法，可以得到變形。

四、支錨信息

1.支錨剛度計算。

支撐支錨剛度計算方法見公式（1）。

式中：KB：支撐結(jié)構(gòu)水平剛度系數(shù)；

α：與支撐松弛有關(guān)的系數(shù)；

E：支撐構(gòu)件材料的彈性模量（N/mm2）；

A：支撐構(gòu)件斷面面積（m2）；

l：支撐構(gòu)件的受壓計算長度（m）；

S：支撐水平間距（m）。

2.材料抗力計算。

支撐支錨剛度計算方法見公式（2）。

式中：T：支撐結(jié)構(gòu)材料抗力；

φ：軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)，查閱結(jié)構(gòu)手冊；

ζ：與工程有關(guān)的調(diào)整系數(shù)；

A：支撐構(gòu)件斷面面積（m2）；

fy：抗壓強度設(shè)計值，（kN/m2）。

五、冠梁簡化計算方法

冠梁按以對撐和角撐構(gòu)件為約束支座的多跨連續(xù)梁[3]，計算跨度可取相鄰支撐點的中心距。對撐與角撐離散為以豎向圍護結(jié)構(gòu)及立柱作為豎向約束的連續(xù)梁或單一構(gòu)件，兩端受壓，豎向承受自重及其他施工荷載。冠梁配筋按照偏心受壓構(gòu)件計算，先判斷偏心類型，然后配筋。

六、結(jié)論

基坑支護設(shè)計受周圍環(huán)境要求、地質(zhì)條件、現(xiàn)場施工條件和基坑深度等多種因素影響，設(shè)計時，應確保地質(zhì)參數(shù)、支錨剛度、材料抗力和鋼筋等設(shè)計準確。在此基礎(chǔ)上，才能得到合理的支護設(shè)計參數(shù)。