成都某地铁车站主体外挂设备用房基坑围护结构设计.pdf

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1、成都某地铁车站主体外挂设备用房基坑围护结构设计成都某地铁车站主体外挂设备用房基坑围护结构设计摘 要：成都某地铁车站主体外挂设备用房基坑平面呈不规则矩形布置，规模大，与主体同为地下两层结构，深度较深。设计过程中有效解决了内支撑落点问题，对今后类似条件的外挂设备用房或附属风道基坑围护结构设计有一定的参考意义。关键词：深基坑；围护结构；设计；外挂设备用房 1、工程概况成都某地铁车站主体外挂设备用房基坑平平面呈不规则矩形布置，长 53.71m，宽 32.3m；顶板覆土 3.8m，基坑深度 20.44m。主体外挂设备用为地下二层多柱框架结构，采用明挖法施工。外挂设备用房南侧为已施工的车站主体结构，西侧为

2、砼 6 房屋，该房屋为地上6 层框架结构，无地下室，基础为柱下独立基础，基础埋深约 3.5 米，围护桩距离房屋基础约9.4m。外挂设备用房基坑保护等级为一A 级，围护结构安全等级为一级。图 1 围护结构平面图 图 2 围护结构剖面 2、工程地质情况本车站地处岷江冲洪积扇状平原二级阶地，场地范围内上覆人工填土层；其下为粉土、黏土、粉质黏土、积卵石土、粉细砂、中砂。下伏基岩为泥岩、粉砂泥质结构泥岩。3、支护结构形式选取第 1 页 共 5 页常用的地下车站施工方法一般有明挖顺筑法、盖挖法、矿山法等。综合考虑了周围环境条件、工程地质和水文地质条件、基坑特点、施工工期、施工技术及工程造价等诸多因素，保证

3、基坑的变形满足要求，本工程采用旋挖钻孔灌注桩+内支撑体系，标准段围护桩采用1.2m2.2m，靠近房屋及临河段采用 1.2m2.0m；共三道支撑，第一、二道支撑采用砼支撑，第三道支撑采用钢支撑，支撑较长部位设置临时立柱减跨，砼支撑水平间距 6m 左右，钢支撑间距 4m 左右。4、围护结构设计计算 4.1 围护结构内力计算围护结构受力计算模拟开挖及回筑施工全过程，基坑开挖期间将地下水位降至底板下 0.5m。按“增量法”原理，分阶段采用“理正深基坑支护结构计算软件”进行结构计算。围护结构计算时采用主动侧土压力计算，计算方法采用 m 法，粘性土采用水土合算，砂性土采用水土分算，并考虑临近房屋超载。围护

4、桩的内力图及地表沉降分别见图 3 图 4。图 3 内力位移包络图 图 4 地表沉降图（mm）经计算分析，围护结构最大水平位移值、地面沉降均小于等于0.1%H；抗倾覆稳定性最小安全系数 2.947 大于等于 1.350；支护底部抗隆起稳定性最小安全系数 2.234 2.200，均满足规范的要求。4.2、内支撑系统设计与计算本基坑长短边方向尺寸较接近，简化成常规的单元计算，不能准确反应支撑构件的内力分布特征，故采用整体计算。基坑竖向设置三第 2 页 共 5 页道支撑，第一道支撑截面600800mm 砼支撑，第二道支撑截面1000600mm 砼支撑，第三道为 609 t=16 的钢支撑，支撑一端支撑

5、于冠梁或者腰梁上，另一端支撑于已施工主体结构纵梁上，支撑按偏心受压构件计算，并计入施工偏心误差。内支撑的计算主要结果（竖向第二道支撑）见图 5 及图 6。图 5 第二道支撑轴力包络图（KN）图 6 第二道支撑弯矩（竖向）包络图（KN.m）经计算分析，内支撑体系构件的强度、稳定性均满足规范要求，构件尺寸合理，配筋较经济。后期施工反馈，基坑附近地面沉降值，临基坑房屋裂缝、差异沉降及倾斜均在允许范围内，支撑轴力未出现报警。5、总结及建议该外挂设备用房体量大，形状不规则，与主体同为地下两层结构，深度较深。本基坑设计难点在于内支撑落点问题，若支撑于既有围护桩上，既有围护桩背后无侧墙做支撑，内支撑完全作用

6、于围护桩上，围护桩上承受较大集中力，局部围护桩可能发生强度破坏。若支点不落在既有围护桩上，采用沿车站纵向设置多道对撑，此方案会出现在垂直车站横向的土压力不平衡的问题，可能出现基坑整体失稳。此外，基坑沿主体纵向接口较大，对侧主体结构在土压力偏载作用下，可能发生拉剪破坏。因此沿车站横向应设置对撑，平衡两侧的土压力。经研究后发现，可以将对撑做成空间斜撑，一端支撑于围护桩上，另外一端支撑于既有主体结构纵梁上，支撑与板冲突的区域后浇，其余的第 3 页 共 5 页支撑可均支撑于腰梁上，支撑落点问题得到了解决。地铁车站设计时常遇到主体与附属合建的情况，若主体与附属接口过大，需要重视土压力不平衡的问题，大型外

7、挂设备用房、风道等基坑设计时，可参考本工程的做法。经过我的设计及施工，总结如下经验、建议：1、本车站为先期开工车站，需要尽早提供盾构始发条件，因此，需要提前施工主体结构，若工期、场地允许，也可将主体及外挂设备用房作为一个大基坑，一并设计施工，围护结构可以考虑桩加锚索或桩加内支撑体系。2、如果采用支撑一端落点于已施工主体结构时，可在主体结构顶板、中板上设置混凝土牛腿，避免板带后浇；如果车站主体已施工且并未预留牛腿，可采用后植筋技术在既有结构上植筋，但需要注意保护既有主体结构，同时应加强主体裂缝、变形等监测。3、采用的空间支撑应为混凝土支撑，混凝土支撑整体性好，可靠度高，刚度大，对限制地面沉降、附近建构筑物不均匀沉降及倾斜效果较好。参考文献：刘国彬，王卫东基坑工程手册（第二版）中国建筑工业出版社吴兵.成都地区地铁车站深基坑排桩支护结构受力规律研究D.西南交通大学，2011.张明聚，李云刚，李方，等.明挖地铁车站围护结构内支撑力学参数研究J.北京工业大学学报，2014，10 期.第 4 页 共 5 页【作者简介：彭坤（1988 年）男，助理工程师；作者简介：唐晓天（1989 年）男，助理工程师】第 5 页 共 5 页