淺析地鐵工程中地下持續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)的計算

1、淺析地鐵工程中地下持續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)的計算摘 要概述了沈陽市地鐵二號線五里河站的施工方案，同時介 紹了其主體圍護結(jié)構(gòu)方案的肯定和地下持續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)的計算方式。關(guān)鍵詞明挖法；地下持續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)；圓弧滑動簡單條分法隨著我國城市交通建設(shè)的不斷進(jìn)展，地鐵已成為大中城市中減緩城市交通阻塞的最有效的交通運輸工具之一。目前已有愈來愈多的城市在修建地鐵工程。地鐵建設(shè)中，其施工方式和設(shè)計方案肯定的合理與否，將直接影響到工程建設(shè)的可行性和其總投資。在條件允許的情形下，地鐵施工時，明挖法是最經(jīng)濟、安全和適用的方式。它投資小，施工速度快，場地寬敞，便于施工。但由于城市建筑密集，地貌復(fù)雜，施工廠地受到限制，因此明挖法施工的

2、可操作性也受到必然限制。1五里河站明挖施工方式的肯定明挖法即為采用圍護結(jié)構(gòu)做圍擋, 主體結(jié)構(gòu)為露天作業(yè)的一種施工方式。該方式能較好地利用地下空間，緊湊合理，管理方便。同時具有施工作業(yè)面寬，方式簡單，施工安全，技術(shù)成熟，工程進(jìn)度周期短，工程質(zhì)量易于保證及工程造價低等長處。沈陽市地鐵二號線五里河站位于南二環(huán)路與青年大街交叉南側(cè)，青年大街東側(cè)的綠地內(nèi) , 為渾河北岸約20()米遠(yuǎn)處。地面以上車站周圍現(xiàn)狀為綠地和商業(yè)區(qū)待用地。地面以下有通信電纜管線。但埋深較淺，對車站埋深不起控制作用，因施工廠地開闊，可采用明挖法施工方案。明挖法施工方案工序分為四個步驟進(jìn)行：先進(jìn)行保護結(jié)構(gòu)施工, 內(nèi)部土方開挖，工程結(jié)構(gòu)

3、施工， 恢復(fù)管線和覆土。 從施工步驟的內(nèi)容上看：圍護結(jié)構(gòu)部份是地鐵站實施的第一個步驟，它在工程建設(shè)中起著相當(dāng)重要的作用，其方案肯定的合理與否將直接影響到明挖法施工的成敗，因此按照不同現(xiàn)場情形和其地質(zhì)條件來選定與之相適用的圍護結(jié)構(gòu)方案，如此才能確保地鐵工程安全，經(jīng)濟有序的進(jìn)行。2主體圍護結(jié)構(gòu)方案的肯定地鐵工程中常常利用的圍護結(jié)構(gòu)有：排樁圍護結(jié)構(gòu)， 地下持續(xù) 墻圍護結(jié)構(gòu)和土釘圍護結(jié)構(gòu)。 當(dāng)基坑較線5米之內(nèi)及側(cè)壓力較小時 , 一般不設(shè)置水平支撐構(gòu)件。當(dāng)基坑較深時，在圍護結(jié)構(gòu)坑內(nèi)側(cè)就需要設(shè)置多層多道水平支撐構(gòu)件，其目的是為了降低圍護結(jié)構(gòu)的水平變位。排樁圍護結(jié)構(gòu)是以某種樁型按隊列式布置組成的基坑支護結(jié)構(gòu)

4、。排樁圍護結(jié)構(gòu)特點是整體性差，但施工方便，投資小，工程造價低。它適用于邊坡穩(wěn)固性好，變形小及地下水位較低的地質(zhì)條件。由于其防水防滲性能差，地鐵工程采用排樁圍護結(jié)構(gòu)時，一般采用坑外降水的方式來降地下水，其排水費用較大。地下持續(xù)墻結(jié)構(gòu)： 是用機械施工方式成槽澆灌， 鋼筋混凝土形成的地下墻體，其墻厚應(yīng)按照基坑深度和側(cè)土壓力的大小來肯定，常常利用為8001200mm厚。其特點是：整體性好，剛度大，對周圍建筑結(jié)構(gòu)的安全性影響小，防水抗?jié)B性能良好。它不僅適用于軟弱流動性能較大的土質(zhì)，同時還適于多種不同情形的地質(zhì)條件，但其造價髙, 投資大。由于其結(jié)構(gòu)的防水防滲性能好， 采用此結(jié)構(gòu)做圍護結(jié)構(gòu)時, 一般用坑內(nèi)降

5、水法降地下水，其降水費用相對低。土釘墻結(jié)構(gòu)：是在基坑開挖進(jìn)程中，將土釘置入原狀土體中, 并在支護面上噴射鋼筋混凝土面層，通過土釘、土體和噴射的混凝土面層的一路作用形成的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)適用于淺基坑地下水位以上或通過人工降水后的粘性土、粉土、雜填土及非松散砂土和卵石土等。其結(jié)構(gòu)特點是提高土體的整體穩(wěn)固性，邊開挖邊支護，不占用獨立工期，施工安全快捷。設(shè)備簡單，操作方便，造價低。五里河站由于其施工廠地開闊， 地下土質(zhì)以砂層為主， 其土質(zhì) 穩(wěn)固性好，變形小，但此站距離渾河近地下水位高，若是采用排樁圍護結(jié)構(gòu)坑外降水方案降水量過大，降水費用太髙，且該站地鐵的標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度為，基坑較深。故采用防水性能較好的地

6、下持續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)較排樁結(jié)構(gòu)而言能更安全合理，降水方式為坑內(nèi)降水。由于車站基坑較深，其坑上圍護墻上設(shè)置了六道水平支撐桿件，以防邊坡側(cè)壁位移過大，影響主體結(jié)構(gòu)的正常施工?；忧樾我妶D一。3地下持續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)的計算在地鐵工程中， 地下持續(xù)墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計是依據(jù) 建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程?jgj120- 99國家規(guī)范來進(jìn)行的。它不僅要對支護結(jié)構(gòu)進(jìn)行土體穩(wěn)固性和墻底抗?jié)B透穩(wěn)固性驗算，基坑底突涌穩(wěn)固性驗算，墻身的受壓、受彎、受剪承載力驗算， 支撐構(gòu)件的承載力和其穩(wěn)固性驗算, 同時還要進(jìn)行地下水位的控制計算。并應(yīng)結(jié)合沈陽市的具體情形來進(jìn)行。在知足規(guī)范計算的同時第一應(yīng)肯定墻身嵌固于基坑下的埋置深度。第二再肯定墻身斷面

7、及配筋，由于五里河站圍護結(jié)構(gòu)為受多層水平支撐的結(jié)構(gòu)。計算方式依據(jù)建筑基坑支撐支護結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中單質(zhì)點穩(wěn)固計算法和圓弧滑動簡單條分法設(shè)計的。由于其方式計算繁瑣，為此采用了同濟啟明星軟件來完成的計算。此方式的大體原理為持續(xù)墻受多層水平支撐作用途于不同工況的情形下，墻身所圍護的邊坡土體應(yīng)處于穩(wěn)固狀態(tài)時墻身嵌固于土內(nèi)的最大深度值。本地鐵工程項目中施工工序共有22種工況形式。五里河站工程概況：標(biāo)準(zhǔn)斷面基坑開挖深度h=,基坑寬度 , 采用厚度為800mm的地下持續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)，墻長度為，墻頂標(biāo)髙為omo計算時考慮地面超載20kpao沁內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值為3()。計算時取一米墻寬為計算單元，下面為墻身嵌固深度的計

8、算?；觾?nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值eajk依據(jù)建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程第條款進(jìn)行計算基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值epjk依據(jù)建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程第條款進(jìn)行計算整體穩(wěn)固性驗算依據(jù)建筑葛坑支護技術(shù)規(guī)程第條款進(jìn)行的計算，見下圖2單層支點支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性驗算公式為：hp刀epj+tcl (htl +hd)- yohaxz eaix) 式中刀epj墻以上基坑內(nèi)側(cè)各土層水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值epjk的 合力之和；hp合力刀epj作用點至墻底的距離；tel支點力；htl支點至基坑底面的距離；hd嵌固深度；izeai墻以上基坑外側(cè)各土層水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值eaik的合力 之和；ha合力刀已加作用點至墻底的距離。多層支點支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性驗算見圖三

9、： 2 cikli+22 (qobi+coi) cosbitpik- (qobi+wi)sin6i 0 式中cik 0k - 最危險滑動面上第i 土條滑動面上土層的固結(jié)不排水(f夬) 剪粘聚力、內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值; li第i 土條的弧長；bi第i 土條的寬度；yk整體穩(wěn)固分項系數(shù)，應(yīng)按照經(jīng)驗肯定，當(dāng)無經(jīng)驗時可?。?i作用于滑裂面上第i 土條的重量，本工程按20kpa 土重計算; hi第i 土條弧線中點切線與水平線夾角; qo - 地面荷載標(biāo)準(zhǔn)值；r土體破壞時的破裂面半徑。結(jié)構(gòu)支點內(nèi)力計算：依據(jù)建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程第條款 進(jìn)行計算墻身截面強度計算： 應(yīng)符合混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 的有關(guān)規(guī) 定進(jìn)行設(shè)計通過計算并結(jié)合沈陽地域的具體情形肯定五里河站圍護結(jié)構(gòu)的墻身的嵌固深度為。墻身的截面及配筋依據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范gb50010- 2002及墻身的受載狀態(tài)肯定。五里河站主體圍護墻總高為, 坑開挖深度，嵌入土內(nèi)深度為，墻壁厚8()()mm的持續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu) , 計算時考慮地面超載20kpao4結(jié)束語本文論述了沈陽市地鐵二號線五里河站主體圍護結(jié)構(gòu)方案的肯定和其計算方式o目前地鐵工程地下持續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計通常都采用此方式迸行計算，許多工程項目都已完工并