吉林铁道勘察设计院有限公司吉林吉林132000
摘要：我国轨道交通在解放后开始发展，1969年7月，北京地铁1号线建成通车，全长23．6km。1984年7月，北京地铁2号线建成通车。继北京之后，天津、上海、广州等地也相继修建地铁。目前全国已有27个城市开通地铁。大多数省会城市均在积极规划地铁线路。与其它交通方式相比，地铁不仅能缓解交通拥堵，还具备运量大、行驶速度快、准时和无污染等优点。地铁多修建于人口密集，建筑物林立，地下管线密布的城市内。在地铁设计中要保证基坑的稳定，避免因基坑的变形导致周围地层扰动。因此，合理的基坑支护设计是施工安全和周围其他结构物安全的重要保证。
关键词：地铁车站；深基坑；围护结构设计
引言
本文简要介绍了哈尔滨市某地铁车站围护结构方案的设计，对围护结构的内力、变形、稳定性系数等进行了验算。并对基坑开挖有影响的坑底承压水层、坑外在建桥梁分别进行有限元计算，对基坑开挖的设计、施工组织提供了有力的支持与指导。
1工程简介
某地铁车站为地下2层岛式车站，车站主体结构外包尺寸长125.2米，结构底板最大埋深约16m，拟采用明挖法施工。拟建场地为河漫滩地区，抗震设防烈度为6度。车站主体结构采用钢筋混凝土单柱双跨结构，采用地下连续墙作为施工阶段的围护结构。基坑采用明挖顺作法施工，标准段开挖深度16.6m，端头井开挖深度18.6m。
2设计条件
（1）围护结构采用杆系弹性有限元法进行结构计算，开挖期间围护结构作为支挡结构，承受全部的水土压力及路面超载，使用阶段和主体结构一起承载，按可能出现的最不利的荷载组合进行强度、变形及稳定性计算。
（2）施工阶段土压力对于砂性土根据地质报告中各土层的物理力学参数按水土分算进行计算，水压力按静水头压力计算，地下水位按地表以下0.5m计，基坑开挖前20天须进行基坑内降水，降水后水位位于坑底下1.0m；对于粘性土则采用水土合算的原则进行计算，地面超载按20KPa计算。
（3）地下连续墙及钻孔灌注桩混凝土强度选用水下C30，地下墙抗渗等级>=S6，钢筋混凝土围檩、支撑的混凝土设计强度等级为C30，底板下素混凝土垫层强度为C20。
（4）钢支撑采用∅609钢管支撑，壁厚t=16mm。
（5）施工阶段土压力对于砂性土根据地质报告中各土层的物理力学参数按水土分算进行计算，水压力按静水头压力计算，地下水位按地表以下0.5m计，坑内1m；对于粘性土则采用水土合算的原则进行计算，地面超载按20KPa计算。
3围护结构选型
3.1常用围护结构型式
基坑的围护结构主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力并将此压力传递给支撑，是稳定基坑的一种施工临时挡墙或作为主体结构的一部分存在。在深基坑支护工程中，常用的围护结构形式见表1。
表1常用围护结构的特点及其适用性
3.2工程类比围护结构选型
我国幅员辽阔，全国各地的地质条件、水文条件不尽相同，且不同类型基坑对围护结构的要求也各不相同，这就需要针对河漫滩地区的实际情况做出具体的分析，在现阶段，明挖法地铁车站设计主要采用的是工程类比的方法选择其围护结构型式，如表2所示。
表2河漫滩地区部分地铁车站围护结构形式汇总表
由于该车站若支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周围的环境以及地下施工会产生严重影响，考虑到基坑开挖深度为16.6～18.6m，参考表2-3的工程类比，选择地下连续墙结构作为围护结构。
3.3围护结构设计
3.3.1支撑体系
目前地铁基坑的内撑形式主要有两种：钢筋混凝土支撑、钢支撑。内支撑体系的选择应根据基坑土质情况、基坑深度、周边环境情况以及围护结构的形式确定。实施时，也可以将各种内支撑体系结合使用，扬长避短，以达到加快施工进度，降低工程造价的目的。根据地区前期已经建成通车的车站经验，结合本站情况，竖向从上由下共设置5道支撑+一道换撑，其中第一道为钢筋混凝土支撑（800×1000），其余为钢支撑（直径609或800mm，壁厚16mm），当钢支撑角撑跨度超过16m、对撑超过20m时中间设置格构柱支撑，保证稳定性。
3.3.2基坑加固
基坑环境保护要求较高、地质环境条件较差，可采用地基加固，加固方式一般可采用高压旋喷加固、水泥土搅拌桩等。为满足设计和施工要求，在基坑开挖前一般超三周至个月底进行内井点预降水，以疏干并加固土体。本基坑内土体进行加固，降水深度控制在坑底以下1m。由于本站基坑变形保护等级为一级，控制标准较为严格，故在坑底进行加固设计，采用φ850@600三轴搅拌桩加固，加固深度为3m，水泥掺量不小于20%，加固体28天无侧限抗压强度不小于0.8MPa。标准段采用抽条形式，条宽约3m，间距约3m；端头井采用裙边+大抽条形式，裙边宽度为4m。搅拌桩与地墙间的缝隙采用φ800@600高压旋喷桩进行填缝，与搅拌桩咬合300mm，水泥掺量不小于25%，加固体28天无侧限抗压强度不小于1.0MPa。基坑标准段与端头井连接的阳角处，开挖时会产生应力集中，故采用φ800@600高压旋喷桩对坑外土体进行加固，加固深度为地面下5m至坑底3m，水泥掺量不小于25%，加固体28天无侧限抗压强度不小于1.0MPa。坑内大部分土体为淤泥质土，为保证开挖的效率，采用三轴搅拌桩进行弱加固，水
泥掺量不小于8%，加固体14天无侧限抗压强度不小于0.2MPa，加固平面范围同强加固。
3.3.3基坑稳定性验算
（1）整体稳定性验算
考虑内支撑作用时，通常不会发生整体稳定破坏，因此对只设一道支撑的支护结构需验算整体滑动，而对设置多道内支撑时可不作验算。本次围护结构设计需要多道支撑，所以不用再做整体稳定性验算。
（2）抗滑移稳定性验算
抗滑移稳定性验算主要考察重力式围护墙体沿底面滑动的可能性。本车站围护结构为板式有支撑围护结构，可不作抗滑移稳定性验算。
（3）抗隆起稳定分析
将墙底面作为求极限承载力的基准面，采用地基承载力模式计算按以下公式验算围护墙底地基承载力，计算图式见公式：
结语
综上所述，由于该地铁站河漫滩地区，而且车站基坑环境保护等级高，为了保证车站基坑开挖安全，一方面适当的提高了围护结构的插入比，另一方面采取了基底加固及降水措施，改良施工场地范围内的土体，可提高其物理力学指标。
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