分析地铁车站基坑支护结构设计难点

分析地铁车站基坑支护结构设计难点

程建平

广州轨道交通建设监理有限公司 广东广州 510000

【摘要】本文主要以分析地铁车站基坑支护结构设计难点为重点进行阐述，结合当下地铁车站基坑支护结构设计具体情况为依据，首先分析地铁车站基坑支护结构设计过程，其次从优化支撑道数、优化支撑间距、优化支撑刚度、优化桩体直径几个方面深入说明并探讨地铁车站基坑支护结构设计难点与优化策略，最后阐述地铁车站基坑支护结构设计相关思考，包含基坑开挖要注重的问题、施工监督与基坑监督注意的问题，旨意在为相关研究提供参考资料。

【关键词】地铁车站 基坑支护 结构设计 难点 优化策略

地铁的产生减少居民出行负担，然而容易在施工期间污染附近环境，生成不利影响。为了土地的节约，人们不间断的对旧建筑物拆除，建设全新的建筑物，因为地铁车站施工期间涉及到基坑支护结构涉及，因此相关人员要细致化的勘察车站现有的地质条件与水文条件等，控制车站施工建设对地下环境与地表环境造成的负面影响。在施工期间思考到资金投入与施工工期，整合结构设计方案，尽可能的提高施工整体效益。

一、地铁车站基坑支护结构设计过程

对于地铁施工建设，基坑支护结构设计是至关重要的环节，发展为地铁工程关键结构，直接关联地铁施工质量与水平，为了保证施工满足国家制定标准，可以利用先进技术为地铁工程发展提供条件，增强建筑整体建设效果。在地铁车站基坑支护的结构设计上，包含几项内容：其一是挡土结构设计，挡土结构的存在作用是对基坑之外土层压力进行抵挡，选择支护强的手段达到目标，在实际设计过程中，要结合地质环境与水文特点明确支护形式，通常选择放坡开挖或者地下连续墙的手段；其二是内支撑结构，往往通过钢支撑与混凝土支撑模式，确保强度为前提，引进上层支护的钢混支撑模式，下层支护引进钢支撑模式^【1】；其三是支护结构形式，深基坑的形式多种多样，如钻孔灌注桩与锚杆支护结构，两种形式要求地质条件严格一些，所以广泛的被作用在北方地区地铁车站基坑支护中，本文主要以内支撑结构为主进行具体研究。

二、地铁车站基坑支护结构设计难点与优化策略

地铁车站基坑支护结构设计过程中，相关人员应明确结构设计的重点与难点，尽可能的排除基坑支护结构设计相关影响因素，在支撑道数、支撑间距、支撑刚度与桩体直径等层面深层次研究与策划，构建完整的基坑支护结构设计体系，更好的开展车站基坑支护结构建设工程，为高效率的基坑支护工程奠定基础。

1. 优化支撑道数。支撑道数的设计影响到工程进度与品质，若支撑道数低，会造成基坑失稳情况，若支撑道数高，会延长工程工期，目前支撑道数往往设置3-5道，而基于建模仿真依据，车站建设中要优先思考车站稳定性，同时控制地铁车站施工对地下管道与地表因素的影响。但是要想缩短工程周期，在计划选择期间要围绕参数明确支撑道数^【2】，体现结构优化作用。

（二）优化支撑间距。针对地铁车站基坑支护系统，若增加支撑间距，会减少工程建设的成本，将施工质量视作前提注重地铁车站建设效率的增强。若地铁基坑支护支撑道数是4、对应支撑间距是3米、4米和5米，那么地表沉降量最大数值是25.8毫米、墙体位移量数值是22.6毫米；若地铁支撑间距是4米，地表沉降量最大数值是30.4毫米、墙体位移量数值是28.5毫米。换言之支撑间距数值越大，结构失去稳定性的几率就越大，通常情况下将地铁支撑间距设置是4米。

（三）优化支撑刚度。在优化支撑刚度期间，科学选取适应强度需求的钢结构，因为钢结构具体型号与横截面积会较大程度上影响到刚度，所以在优化过程中要思考到地表沉降量以及围护结构的具体位移量。确保系统可以稳定建设，所以要舍弃不适应地铁建设稳定性需求的计划方案，明确钢材价格，控制好地铁工程成本^【3】。本文在此选取了建模仿真了三种钢材，即Φ=609，t=14型号钢、Φ=800，t=14型号钢和Φ=800，t=16型号钢，最终结果表明，第一种钢材在最大地表沉降量和墙体最大位移量方面都处于最大状态，第三种钢材这两项参数都最小。

（四）优化桩体直径。针对地铁车站基坑支护系统而言，在实际施工期间要涉及到多种类型桩体建设，不相同桩体直径会影响到支撑实际成效，在桩体直径优化上，围绕工程设计计划明确桩体直径空间，借助有限元软件仿真不同桩体直径情况下地表沉降量最大数值与墙体位移量，将工程建设为前提确定好桩体的直径，可以留有余量控制地质环境与水文环境对桩体直径参数带来的影响，顾及桩体支护能力，最终确定桩体类型与直径数值。

三、地铁车站基坑支护结构设计相关思考

（一）基坑开挖要注重的问题。其一是工程地质环境，基坑开挖期间，土壤是一个重要影响因素，所以工程建设之前要思考到地质环境。由于城市建设将原有城市为前提进行改造，不能全部脱离现有的基础，因此可以在广阔的区域中进行建设；其二是水文环境，基坑开挖期间，应该思考到水层分布特征，建设存有的地下水包含两个部分，浅部土层潜水与粉性图层承压水，地下水不会对混凝土产生腐蚀作用，但是会腐蚀到钢现有的结构；其三是基坑附近条件，建设基坑中，排除工程地质与水文环境，还要思考工程附近环境，周围建筑物与地下铺设管线是要被重点思考的，所以在施工之前要获取相对完整的信息资料，和具体施工环境相互结合，完成安全与有序施工

^【4】。

（二）施工之前要关注的问题。明确施工影响的范围，分析建筑物具体结构类型、层数和基础荷载大小，必要情况下邀请权威单位加以判断与鉴定；系统整理基坑附近的地下基础设置，涉及上下水、污水、煤气与热力管线等；标志场地附近的地表水汇流情况以及排污情况，判断基坑开挖会影响的范围与程度；研究基坑附近道路的距离；掌握施工过程中雨水等气候情况，做好基坑支护工程建设的准备工作。

（三）施工监督与基坑监督注意的问题。要想提高基坑开挖安全性，顾及基坑施工附近环境的安全性，要选择对应的措施监控基坑侧壁岩土体与基坑附近环境效应，对于地铁车站的施工，尤其是基坑开挖、基坑降水与维护桩成孔施工，要严格化的调整地面沉降，基坑开挖围绕全过程监督展开，通过信息监督方案随时整合施工工序，保障施工具备信息化与科学化。基坑施工检测要全方位思考基坑形式特征与施工环境和附近条件工期，因地制宜的落实基坑结构设计与施工计划，对施工过程加以科学监督，整合施工流程与体系，推动基坑支护工程建设发展。

结束语

综上所述，基坑支护工程成为地铁建设一项重要内容，其成败会较大程度上影响到地铁建设效果，特别是高层与超高层建筑占据国家城市建筑主流空间，所以新时期下要高度关注地铁基坑支护工程。在地铁车站建设过程中，围绕地质环境与水文条件明确桩体设计要点，尽可能的缩短工程期限，减少工程建设成本，还应该确保工程质量，整合现有的基坑支护设计方案，参照地表沉降量的最大数值与墙体位移量数据，综合完成基坑支护工程的结构设计。注重优化支撑道数、优化支撑间距、优化支撑刚度、优化桩体直径等措施，将地铁基坑支护工程建设落到实处。

【参考文献】

[1]侯景鹏, 邢继光. Analysis of Foundation Pit Excavation and Support of Subway Station by FLAC3D%用FLAC3D分析地铁车站基坑开挖与支护[J]. 东北电力大学学报, 2018, 038(003):67-71.

[2]李哲. 地铁车站基坑围护结构及其施工监测探究[J]. 建材与装饰, 2018, No.523(14):267-268.

[3]林和信. 福州地铁紫阳站基坑支护的数值模拟分析[J]. 福建建设科技, 2019, 165(02):47-51.

[4]唐成. T型换乘地铁车站基坑支护方案及土体变形研究[J]. 建材与装饰, 2019, 571(10):233-235.