地铁明挖基坑围护结构总结

地铁明挖基坑围护结构总结蔺文帅引言支护结构对地铁车站的稳定性具有关键性作用，关系到整个地铁车站工程的安全、使用寿命，为增强基坑支护结构的质量，务必要进行更加合理的设计。基于此，本文对地铁车站基坑支护结构设计相关情况展开探讨。首先概述地铁车站基坑支护结构的概念和支护类型。其次对地铁车站基坑支护结构设计进行思考，包括设计实施方法以及设计要点等。以期能为基坑支护结构设计质量的提升提供参考。二、地铁车站基坑支护结构概述为引起施工方对基坑支护的重视，国家出台了《建筑基坑支护技术规程》作为行业标准，其中对基坑支护做出了相应的要求与说明，并对基坑支护的概念做出定义。基坑支护指的是在地下工程施工时，处于地下施工环境、地下结构安全的考虑，对基坑侧壁、基坑周边实施的加固、支挡等保护性措施[1]。如图1所示。施工过程中，逐渐总结出了不同类型的基坑支护形式，适用于不同的地形条件、工程项目之中。其中比较常见的类型包括有排桩支护、地下连续墙支护、钢筋混凝土排桩、原状土放坡等等。且基坑支护可以单独或者多种结合使用，以达到最佳的支撑防护效果。此外，基坑支护在地下水控制中同样具有防护作用，通过截水、回灌等形式在基坑开始挖掘阶段，对地下水进行适当的控制，避免工程延误[2]。由此也可以看出，针对基坑支护的结构进行合理的设计师十分关键的，也就是要进行明确的基坑支护的整体结构、结构的受力情况进行规划与设计，以确保基坑支护能顺利发挥出自身的价值和作用。三、支护类型1、地连墙适用地质条件各种软弱地层。以淤泥类软土、饱和砂层为主的地层及周围有重要建筑物的情况。地下墙的优点①结构的整体刚度和防渗性（止水效果）好；②如支撑得当，且配合正确的施工方法和措施，连续墙可较好的控制软土地层的变形；③常作为主体结构的一部分来考虑；采用机械化作业，施工条件好。地下墙的缺点①仅作为临时挡土结构时成本较高；②一般常规设备下，在遇到岩层时成槽困难，施工慢，需先冲孔（槽壁孔＜5MPa岩石）；③泥浆易污染环境；对施工机具要求高2、人工挖孔桩适用地质条件以粘土及粉质粘土为主的土层、半土半石地层。优点①施工机具简单，成本低；②工作面多，整体施工速度比较快；③无泥浆、噪音公害；④砼质量保证，并可扩大头和咬合密排防水性能好。缺点①人员在桩孔内作业，工作环境恶劣，安全性差；②施工抽水容易引起周边地层的变形；③软弱地层，容易发生涌泥、涌沙、坍孔等险情。3、钻孔灌注桩适用地质条件可在各种地层中采用。优点①施工机械化程度高，成孔速度快；②施工中无降水和抽水现象，对周边地层影响小；③单桩成本较地下连续墙低。缺点①普通钻孔桩最小桩间距不宜小于150m；桩间要采用旋喷或摆喷来止水，整体刚度差；②排桩为弹性结构，旋喷桩为脆性结构，基坑开挖中，桩间止水效果不好；③排桩施工垂直容许偏差1%，也就是15m偏差150mm，挡土和止水结构容易在深处错位。4、套管咬合桩适用地质条件可在黏土、砂土地层中采用。优点①桩体间互相咬合，取消桩外止水措施，节省投资；②施工中无降水和抽水现象，对周边地层影响小；③套管成孔垂直度能有较好的保证；缺点①施工机具要求较高，施工工艺较复杂，对混凝土配合比要求较高；②对中风化岩层及以下的地层施工成桩困难。5、土钉墙支护适用地质条件以粘土及粉质粘土为主的土层、半土半岩地层；周边环境条件容许。优点①节省投资，至少可节省一半；②可进行信息化设计与施工，施工速度快；③基坑作业空间开阔，无内支撑，主体结构施工快；④土钉支护可以和预应力锚杆联合使用。缺点①土钉和锚杆需占用基坑周围的地下空间；②淤泥、流砂及有大量渗水的地层，不宜采用；③土体有较大位移。6、型钢水泥土搅拌桩适用地质条件适用土层范围较广，包括填土、淤泥质土、黏性土、粉土、砂性土、饱和黄土。优点①工期短、投资省；②防渗性能好、环保节能；③对周边环境影响小；④在华东软土层有较成熟的经验。缺点①围护结构刚度有限，对较深基坑不适用；②各地对该桩型研究较浅，经验积累不够；7、组合式结构常用的组合式支护结构型式有：混合型组合支护结构、阶梯型组合支护结构及拱形排桩或连续墙结构。混合型组合支护结构应符合下列规定：1）当采用排桩与高喷组合支护时，应严格控制支护结构位移。2）场地地下水位较高，土层渗透系数较大，基坑工程需要止水时，可采用水泥土搅拌桩和排桩的组合支护，搅拌桩和排桩之间应保持适当的距离。3）拱形排桩与拱形水泥土墙的支护结构宜看作薄壳按整体位移控制设计，当无经验时，可按单一的排桩支护结构设计，并应验算旋喷桩或水泥土墙的承载力。四、支撑设计要点1、内支撑设计应充分吸取地铁工程中的成功经验：1)基坑平面形状有向内凸出的阳角时，应在阳角的两侧同时设置支撑点；2）一般25米以内的φ600钢支撑无需加中间立柱（一端固定、另一端铰接）。3）钢支撑设计的关键是支撑预加轴力不宜大于支撑力设计的0.6~0.8倍；4）为了控制基坑变形，第一道支撑是关键；5）为方便施工支撑底面与主体结构的净距不应小于500；6）钢围檩的布置时要考虑墙体钢筋不宜在同一水平面断开。7）支撑的布置不宜按换撑的要求来设计，换撑不但施工困难而且影响工期。8)钢支撑内力尚应考虑构件安装误差产生的偏心影响，其偏心距可取支撑计算长度的l/1000。9)钢支撑尚应考虑由于温差产生的附加应力引起的不利影响。10)节点承载力除满足传递轴向力的要求外，尚应满足支撑和腰梁之间传递剪力的要求，支撑和腰梁连接部位的翼缘和腹板均应加焊加劲板。2、斜支撑设计设计要点：如果斜撑按45度计，斜撑轴力应为计算轴力的1.414倍。特别注意解决斜撑的水平分力问题：1）对于斜撑撑在冠梁上的情况，一定要通过钢板把斜撑与围护结构的钢筋连接起来，钢板应埋在冠梁上，钢板要与冠梁内的钢筋焊接起来，注意钢板两侧的抗剪设计与计算。2）注意连续墙或排桩的纵向主筋一定要深入冠梁。3）对于斜撑撑在围檩上的情况，重点解决好支撑接头和连接部位的安全性：a)斜撑与腰梁钢板的焊接；腰梁与围护结构钢筋的焊接；b)同时腰梁自身要有足够的强度和刚度，考虑剪力叠加；c)斜撑沿围护结构周边的水平分力的问题，建议在斜撑布置时最好能抵消一部分剪力；d)当采用水平斜撑时，腰梁侧面上应设置水平方向牛腿或其它适当构造措施以承受支撑和腰梁之间的剪力；e)水平斜支撑的腰梁必须与围护结构有足够可靠的