淺析地鐵工程中地下持續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算

1、淺析地鐵工程中地下持續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)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(shí)介紹了其主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的肯定和地下持續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算方式。關(guān)鍵詞明挖法；地下持續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)；圓弧滑動(dòng)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(yùn)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(jì)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(shí)，明挖法是最經(jīng)濟(jì)、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，因此明挖法施工的可操

2、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(hù)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(shí)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(jià)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200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(gè)步驟進(jìn)行：先進(jìn)行保護(hù)結(jié)構(gòu)施工,內(nèi)部土方開挖，工程結(jié)構(gòu)施工，恢復(fù)管線

3、和覆土。從施工步驟的內(nèi)容上看：圍護(hù)結(jié)構(gòu)部份是地鐵站實(shí)施的第一個(gè)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(hù)結(jié)構(gòu)方案，如此才能確保地鐵工程安全，經(jīng)濟(jì)有序的進(jìn)行。2主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的肯定地鐵工程中常常利用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)有：排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，地下持續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)和土釘圍護(hù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)基坑較線5米之內(nèi)及側(cè)壓力較小時(shí),一般不設(shè)置水平支撐構(gòu)件。當(dāng)基坑較深時(shí)，在圍護(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)的水平變位。排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)是以某種樁型按隊(duì)列式布置組成的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是整體性差

4、，但施工方便，投資小，工程造價(jià)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(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，一般采用坑外降水的方式來降地下水，其排水費(fèi)用較大。地下持續(xù)墻結(jié)構(gòu)：是用機(jī)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80。1200mm厚。其特點(diǎn)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(dòng)性能較大的土質(zhì)，同時(shí)還適于多種不同情形的地質(zhì)條件，但其造價(jià)高,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(hù)結(jié)構(gòu)時(shí),一般用坑內(nèi)降水法降地下水，其降水費(fèi)用相對低。土釘墻

5、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(hù)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(diǎn)是提高土體的整體穩(wěn)固性，邊開挖邊支護(hù)，不占用獨(dú)立工期，施工安全快捷。設(shè)備簡單，操作方便，造價(jià)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(hù)結(jié)構(gòu)坑外降水方案降水量過大，降水費(fèi)用太高，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下持續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)較排樁結(jié)構(gòu)而言能更安全合理，降

6、水方式為坑內(nèi)降水。由于車站基坑較深，其坑上圍護(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算在地鐵工程中，地下持續(xù)墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是依據(jù)建筑基坑支護(hù)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(hù)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(yàn)算，基坑底突涌穩(wěn)固性驗(yàn)算，墻身的受壓、受彎、受剪承載力驗(yàn)算，支撐構(gòu)件的承載力和其穩(wěn)固性驗(yàn)算,同時(shí)還要進(jìn)行地下水位的控制計(jì)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(jì)算的同時(shí)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及配筋，由于五里河站圍護(hù)結(jié)構(gòu)為受多層水平支撐的結(jié)構(gòu)。計(jì)算方

7、式依據(jù)建筑基坑支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中單質(zhì)點(diǎn)穩(wěn)固計(jì)算法和圓弧滑動(dòng)簡單條分法設(shè)計(jì)的。由于其方式計(jì)算繁瑣，為此采用了同濟(jì)啟明星軟件來完成的計(jì)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(hù)的邊坡土體應(yīng)處于穩(wěn)固狀態(tài)時(shí)墻身嵌固于土內(nèi)的最大深度值。本地鐵工程項(xiàng)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(hù)結(jié)構(gòu)，墻長度為，墻頂標(biāo)高為0mo計(jì)算時(shí)考慮地面超載20kPao5k內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值為30。計(jì)算時(shí)取一米墻寬為計(jì)算單元，下面為墻身嵌固深度的計(jì)算?；觾?nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值eajk依據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程第條

8、款進(jìn)行計(jì)算基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值叩jk依據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程第條款進(jìn)行計(jì)算整體穩(wěn)固性驗(yàn)算依據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程第條款進(jìn)行的計(jì)算，見下圖2單層支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性驗(yàn)算公式為：hp£Epj+Tcl(hTl+hd)-yOhaXZEaiX)式中EEpj墻以上基坑內(nèi)側(cè)各土層水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值cpjk的合力之和；hp合力匯Epj作用點(diǎn)至墻底的距離；Tel支點(diǎn)力；hTl支點(diǎn)至基坑底面的距離；hd嵌固深度；£Eai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£Eai作用點(diǎn)至墻底的距離。多層支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性驗(yàn)算見圖三：£2cikli+22(qobi+co

9、i)cosbi(qobi+wi)sin6i>0式中cik>5k最危險(xiǎn)滑動(dòng)面上第i土條滑動(dòng)面上土層的固結(jié)不排水(快)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;coiyk整體穩(wěn)固分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按照經(jīng)驗(yàn)肯定，當(dāng)無經(jīng)驗(yàn)時(shí)可?。蛔饔糜诨衙嫔系趇土條的重量，本工程按20kpa土重計(jì)算;Hi第i土條弧線中點(diǎn)切線與水平線夾角;qO地面荷載標(biāo)準(zhǔn)值；R土體破壞時(shí)的破裂面半徑。結(jié)構(gòu)支點(diǎn)內(nèi)力計(jì)算：依據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程第條款進(jìn)行計(jì)算墻身截面強(qiáng)度計(jì)算：應(yīng)符合混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)通過計(jì)算并結(jié)合沈陽地域的具體情形肯定五里河站圍護(hù)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(jì)規(guī)范GB50010-2002及墻身的受載狀態(tài)肯定。五里河站主體圍護(hù)墻總高為,坑開挖深度，嵌入土內(nèi)深度為，墻壁厚800mm的持續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu),計(jì)算時(shí)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(hù)結(jié)構(gòu)方案的肯定和其計(jì)算方式。目前地鐵工程地下持續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常都采用此方式進(jìn)行計(jì)算，許多工程項(xiàng)目都已完