沈阳地铁十号线文化东路站基坑支护结构设计.doc

1、1沈阳地铁十号线文化东路站基坑支护结构设计摘要：随着城市交通的日常拥挤，城市轨道交通正发挥着自己的重要作用，基坑工程设计作为地铁前期施工的重要环节，需要进行完善合理的设计。 关键词：地铁；基坑；围护；降水 中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号： 1.工程概况 1.1 站位及站址环境 本站为十号线与五号线的换乘站，采用通道换乘。根据建设规划，五号线车站近期不实施。考虑到五号线的不确定性，十号线车站不预留换乘节点，仅预留换乘接口。十号线文化东路站位于长青街与文化东路交叉路口东南侧，车站沿长青街设置，利用长青街的 5 个车道和路东的绿地以及新生活广场前的空地设置车站，车站呈南北走向。

2、路口东南角为新生活广场，西北角为新建住宅小区。 1.2 周边建（构）筑物 文化东路站所在长青街两侧建筑物较多，路东有 2 层的新生活广场和苏宁电器（长青店） ，青扬公园以及长城加油站等，路西有 4 层的中兴超市，7 层的沈阳市地方税务局东陵分局。 1.3 地下管线现状 沿长青街方向管线敷设较多，主要控制管线有管径 DN1500 污水管线，2在路东侧埋深约 5.8m，在路口西侧埋深变为 3.6m；其他管线有DN600、DN500 污水管线埋深约 2.72m，1000X1000 和 800X600 电力管线覆土约 1.06m，DN300 燃气管线埋深约 2.6m、400X400 和 800X600

3、 通信管线埋深约 0.85m。 1.4 交通现状 文化东路站位于长青街和文化东路交叉路口处，十号线车站沿长青街方向布置。长青街为南北走向，双向 8 车道，现状道路红线宽度为40m，道路两侧已实现规划，交通密集；文化东路为东西走向，双向 4 车道，现状道路红线宽度为 35m，道路两侧已实现规划，交通量较大。 2.基坑支护方案的选择 2.1 基坑支护结构方案比选 2.1.1 主体结构及附属结构围护方案的选择 地下车站的施工方法应根据沿线所处的周边环境、交通状况、地下管网、规划条件以及工程地质、水文地质条件并结合结构型式、施工工艺、工期、造价、工程质量等因素综合比较确定。同时还要考虑环保因素，尽量减

4、少施工中和建成后对周围环境造成的不利影响。本站结构主要处于中粗砂，砾砂，圆砾层中，设计底板埋深约 17.3519.15m，地基土承载力较均匀，场区范围内地下水位较高，埋深约 6.6m。为保证施工期间基坑内无水作业条件，并根据基坑的变形控制等级，对以下三种基坑支护型式进行比选：钻孔灌注桩坑外降水方案、钻孔咬合桩坑内降水方案、地下连续墙坑内降水方案。 方案一：钻孔灌注桩坑外降水方案 3钻孔灌注桩是一种施工工艺简单、技术成熟、安全可靠并且适应性很强的基坑支护结构，被广泛使用于各种复杂地层和不同类型基坑工程，但普通钻孔桩桩间不能够密闭止水。本站场地区内地下水类型为更新统松散岩类孔隙潜水，基坑具备采用控

5、制降水施工的条件。本方案钻孔灌注桩桩径 800mm，桩距 1400mm，桩间可采用挂网喷射混凝土封闭。本站采用降水施工的有利条件有： 方案二：钻孔咬合桩坑内降水方案 常用的止水帷幕做法有水泥搅拌桩、旋喷桩、定喷墙等。本站基坑深度约 17.3519.15m，水泥搅拌桩受施工工艺的限制，难以施工，而悬喷桩与定喷墙的造价相对较高。为降低工程造价，本基坑可采用钻孔咬合桩加坑内降水。 钻孔咬合桩是近年来新推出的一种基坑支护型式，改善了钻孔灌注桩的止水效果，可省去通常的配套止水帷幕。此桩型在深圳、杭州及北京建筑深基坑中有成功应用的实例。其施工工艺为：施工时先跳孔施作素桩，灌注时可灌入低标号砂浆甚至泥浆、粉

6、煤灰等，然后在素桩之间施作钢筋混凝土桩并对素桩进行钻孔咬合。由于素桩的强度很低，可以采用普通钻孔设备，不必使用专用的磨桩机，可降低造价。但为保证切割精度避免跑偏，地面上宜浇注定位导墙。钢筋混凝土桩作为支护结构的承载构件，先行施作的素桩成为承载桩间的止水构件。 方案三：地下连续墙坑内降水方案 地下连续墙是一种工艺先进、安全可靠的基坑支护结构，被广泛应用于各种地层的基坑围护工程中。由于地下墙刚度大，整体性好，它不4仅可以很好的用作施工期间的基坑挡土止水围护结构，也可以作为永久结构的侧墙使用。作为永久结构的侧墙使用时，可采用单层墙，也可以内设衬墙构成重合墙。考虑到单层墙的止水接头复杂，加之场区内含有

7、细砂层透镜体以及水位上升的可能，地下连续墙方案不采用单层墙而采用双层重合墙，墙厚 600mm，但工程造价较高是制约其应用的重要因素。 2.1.2 围护结构参数 主体结构小里程端为盾构井，采用钻孔灌注桩 8001200mm，沿基坑竖向设三道支撑加一道换撑，桩间挂网喷射混凝土。主体结构大里程扩大端，采用钻孔灌注桩 8001400mm，沿基坑竖向设三道支撑加一道换撑，桩间挂网喷射混凝土。主体结构标准段，采用钻孔灌注桩8001400mm，沿基坑竖向设三道支撑，桩间挂网喷射混凝土。 1 号风道与主体盾构井相连做出土井处，采用钻孔灌注桩8001200mm，沿基坑竖向设三道支撑加一道换撑，1 号风道剩余部分

8、采用钻孔灌注桩 8001400mm，沿基坑竖向设三道支撑，桩间挂网喷射混凝土。2 号风道，采用钻孔灌注桩 8001400mm，沿基坑竖向设三道支撑，桩间挂网喷射混凝土。 明挖出入口，采用钻孔灌注桩 600mm1000mm，沿基坑竖向设一三道支撑，桩间挂网喷射混凝土， “U”型槽基坑较浅处采用土钉支护。疏散出入口，采用钻孔灌注桩 600mm1200mm，沿基坑竖向设两道支撑，桩间挂网喷射混凝土。 2.2 基坑变形控制保护等级的选择因素及确定 基坑围护结构的变形控制 5本站基坑深度 17.3519.15m m 左右，基坑开挖深度大于 15 米，基坑临近城市主干道及改移后的煤气管线。综合以上因素，因

9、此基坑变形保护等级定为一级。 3.结构计算 3.1 围护结构计算 3.1.1 计算图式与荷载 主体结构标准段基坑采用 8001400mm 钻孔灌注桩+内支撑（竖向设三道钢支撑）作为基坑支护结构，基坑平面内一般采用对撑，在端部与角部采用斜撑。 支护型式为多支点桩结构，采用同济大学“启明星”软件进行内力变形及稳定计算，即采用弹性支点杆系有限元法计算，被动土压力按弹性地基梁考虑，其水平抗力系数采用 m 法。围护桩竖向同时考虑军用梁及盖挖路面系统荷载。 3.1.2 主要计算参数 本车站明挖基坑宽度约 22.626.6m，深度约 17.3519.35m。根据基坑规模与周边环境条件，参照两个行业标准：建筑

10、基坑工程技术规范 （YB9258-97）和建筑基坑支护技术规程 （JGJ120-99） ，以及沈阳市地铁十号线工程（丁香公园张沙布）初步设计技术要求相关文件，本基坑变形控制等级为一级，基坑变型控制标准为地面最大沉降量0.15%H；支护结构最大水平位移0.15%H，且30mm，H 为基坑深度。 3.1.3 入土深度的确定 由于车站基坑应用坑外降水方案，支护无需进行抗渗流稳定性计算。6入土深度主要由基坑边坡的整体稳定性、基坑底部抗隆起计算控制，同时根据沈阳地区以往的工程经验，入土深度控制在 0.33H0.45H 左右。（H 为基坑深度） 。 3.2 基坑稳定性分析 （1）基坑底部抗隆起稳定性计算

11、计算结果为 K=1.421.3，满足基坑整体稳定要求。 （2）围护结构抗倾覆计算 计算结果 K=3.581.1，基坑满足抗倾覆要求。 3.3 计算结果及分析 基坑施工模拟计算按照向下分步开挖、加支撑直至基底，向上依次修筑各层楼板、拆支撑的施工步序进行。 桩的最大内力和最大变形如下图所示。 支护桩内力与变形包络图 经计算分析，支护桩的最大内力和最大变形出现在基坑的回筑阶段，即修筑底板后，拆除底板以上、中楼板以下的钢支撑时。围护桩的最大弯矩标准值为 562.4KNm。 4 结语 我国轨道交通行业发展不断深入，计算方法和理论也在进一步完善，在今后的发展过程中，会有更科学更经济的设计方法出现，使基坑工程的设计达到更加令人满意的程度。 7参考文献 1 地铁设计规范 （GB50157-2003） 2 建筑结构荷载规范 （GB500092001） （2006 年版） 3 混凝土结构设计规范 （GB50010-2010） 4 地下工程防水技术规范 （GB50108-2008） 5 钢结构设计规范 （GB50017-2003）