地铁车站地下连续墙大跨度破除的支撑设计优化及稳定性分析

支撑设计优化及稳定性分析于振民 伊容冰 位英超 魏斌

中国建筑第八工程局有限公司华北分公司

天津 300452摘要：某地铁车站主体结构与附属结构之间隔有1道地下连续墙，因两结构为功能互通区，故需破除该地下连续墙。但

一般采用的跳仓法破除方案存在破除跨度小、施工速度慢、结构施工缝密集导致后期渗漏水严重等缺点。基于此，结 合天津地铁某地下2层标准车站施工实际，对主体与附属结构之间的地下连续墙进行大跨度破除的支撑设计优化，同时 结合施工监测数据对优化结果进行分析，结果表明该优化方案可行，可为类似工程提供借鉴。关键词：地铁车站；附属结构；地下连续墙；大跨度破除；支撑设计优化；稳定性分析

中图分类号：TU746.5 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2019)10-1805-03 D0I： 10.14144/j.cnki.jzsg.2O19.10.009Support Design Optimization and Stability Analysis of Large-span

Dismantlement of Diaphragm Wall in Metro StationYU Zhenmin YI Rongbing WEI Yingchao WEI BinChina Construction Eighth Engineering Division Corp., Ltd., Northern China Branch, Tianjin 300452, ChinaAbstract: There is a diaphragm wall between the main structure and the subsidiary structure of one metro station.

Because the two structures are functional interchange zones, the diaphragm wall needs to be broke n and dismantled. However, there are some shortcomings in the commonly used sequence method, such as small span, slow construction

speed, and serious water leakage in the later stage caused by dense construct!on joints. Based on this, combined with the construction practice of a 2-storey underground standard station of Tianjin Metro, the support design optimization

of large span dismantlement of diaphragm walls with main and subsidiary structures is carried out. At the same time, the optimization results are analyzed based on the construction monitoring data. The results show that the optimization scheme is feasible and can provide reference for similar projects.Keywords: metro station; subsidiary structure; diaphragm wall; large span dismantlement; support design optimization;

stability analysis地铁车站由主体结构及附属结构组成，主体结构为站. 厅区和站台区，附属结构为风亭组区和车站出入口现

为解决上述问题，本文以天津地铁某明挖顺作法施工

车站为例，优化了附属结构支撑体系，并对优化后的基坑 进行了稳定性分析，实现了地下连续墙大跨度破除，从而

阶段采用明挖顺作法施工的地铁车站，主体结构和附属结 构分期施工，即先施工主体结构，再施工附属结构0。由 于分期施工，主体结构与附属结构连接处间隔一道地下连

加快施工进度，并避免后期渗漏水问题，可为类似工程提 供借鉴和参考。续墙，需破除该地下连续墙实现二者功能区贯通。目前，地铁车站主体结构与附属结构之间的地下连续

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墙一般采用跳仓法破除，即将地下连续墙划分若干小跨度 破除单元段后，跳段逐一破除。但该施工方法因基坑稳定

工程概况1.1项目概况天津地铁某明挖法车站为地下2层岛式车站，主体

性限制，破除的单元段跨径小，导致结构施工缝多、施工 速度慢、后期渗漏水问题严重，这些一直是工程界待解决 的关键问题。结构总长190.4 m,宽度20.7 m,高度13.1m,底板埋深

16.71 m,车站中心顶板覆土为3.2 m。车站主体为现浇钢

筋混凝土三跨箱型框架结构。附属结构结构形式为SMWI 法桩，设计最大深度10.045 m。车站主体及附属结构采用 明挖顺作法施工，待主体结构施工完成后进行附属结构施

作者简介：于振民（1991一），男，硕士，工程卯。 通信地址：天津亩旗诲新区响螺時商务区康诃■路2599号 814 室（300452 ） o电子邮箱：913204263@qq.com收犒期：2019-06-18工，其中主体结构与附属结构连接处预留钢筋接驳器，二 者钢筋接驳实现结构贯通（图1）。1.2工程地质概况项目所在地位于华北平原，为冲积、海积低平原。本建筑施工•第41卷•第10期18057!于振民、伊容冰、位英超、魏 斌：地铁车站地下连续墙大跨度破除的支撐设计优化及稳定性分析次工程勘察最大孔深50 m, —般性孔为42 m。在50 m深度

范围内，揭露的地层属第四系全新统及上更新统与中更新

统地层。2基坑支撑体系优化2.1附属结构设计支撑体系本车站附属结构基坑标准段深9.3 m,围护结构为 4> 850 mm@600 mm的SMW工法桩，桩长为25 m。桩内插

700 mmX 300 mmX 13 mmX24 mm的H型钢，型钢以隔一

插一形式布置。桩顶浇筑1 000 mmX 1 200 mm混凝土冠 梁，支护形式为2道¢609 mmX 16 mm钢管支撑，第1道钢 支撑顶撑于混凝土冠梁，第2道钢支撑顶撑于双拼工45c热

轧型钢腰梁（图2）。附』灵结构冠梁

主体结构员一/'第1道钢支撑附属结构 主体围护结构、三体第晶钢支撑 混凝土腰梁图2附属结构钢支撑剖面2.2设计支撑体系存在的不足附属结构支撑体系中，第1道\"609 mm钢支撑顶撑于 混凝土冠梁。该工况下，破除附属结构与主体结构之间的 地下连续墙，通常采用跳仓法破除，该方法存在结构施工

缝多、施工速度慢、后期渗漏水等问题。2.3支撑设计优化为解决设计支撑体系的弊端，本站对设计支撑体系进 行了优化。将附属结构第1道“ 609 mm钢支撑向上移动至冠梁顶 部10 cm, —端顶撑于附属围护结构工法桩顶部的混凝土冠 梁,另一端顶撑于新建的厚度400 mm、高度250 mm的钢筋

混凝土挡土墙。该挡土墙与主体结构侧墙连接，墙后回填

土体并压实。受力机理为：钢支撑轴力传递至挡土墙，挡 土墙将受力分散至墙后回填土（图3）。2.4优化后破除工序对比原设计地下连续墙破除工序为：划分破除单元段一浇

18062019 • 10 • Building Construction厚400持土墙忌梁顶部与钢支撑底部距离100图3附属结构第1道支撑优化筑附属结构混凝土底板一拆除破除单元段内第1道支撑一

拆除破除单元段内第2道支撑〜破除单元段地下连续墙一浇 筑主体结构与附属结构接缝后浇带一浇筑附属结构顶板一 进行下一破除单元段施工。优化后的工序为：划分破除单元段〜浇筑附属结构混

凝土底板一拆除破除单元段内第2道支撑一破除单元段地下

连续墙一浇筑附属结构顶板一进行下一破除单元段施工。通过支撑体系优化前后的破除工序对比，可发现：

支撑体系优化后，地下连续墙破除过程中，第1道钢支撑

不拆除，仍处于受力状态，从而增加了破除单元段的破除 跨度，大大减少施工缝数量，降低薄弱部位质量隐患。另 外，支撑体系优化后，相对原施工方案的8道工序，缩减为

6道工序，进一步提高了地下连续墙破除速度。3稳定性分析为确保优化后支撑体系的安全和稳定性，本文对优化 后的附属围护结构进行了基坑整体稳定性验算、抗倾覆稳 定性验算及地表沉降分析。3.1计算参数根据DB29-202—2010《建筑基坑工程技术规程》规

定，本工程附属围护结构设计最大深度10.045 m,地下水 位埋深2.10 m,坑外承压水水位3.907 m,坑内承压水水位

3.907 m,地面超载20 kPa。3.2整体稳定性验算基坑整体稳定性采用瑞典条分法计算，应力状态采用 总应力法。经计算，开挖至10.04 m处的计算滑动面如图4

所示。图4开挖至10.04 m处的滑动面位置根据规程，基坑整体稳定性安全系数K’计算公式为:于振民、伊容冰、位英超、魏 斌：地铁车站地下连续墙大跨度破除的支撑设计优化及稳定性分析K = (Mr+MP /M=1.48o其中，Mr为滑动面上土体的抗 滑力矩标准值；Mt为各支锚对滑动体的抗滑力矩标准值之

移监测点及支撑轴力监测点。自基坑开挖至主体结构施工 完成，监测得知地表最大垂直位移为23 mm,桩顶最大垂 直位移16 mm,桩顶最大水平位移7 mm。由此可知，位移 变形数据均小于30 mm,满足规范要求。支撑应力最大值 为1 500 kN,小于控制值2 081 kN,亦符合设计要求。通过

和；M,为滑动土体的滑动力矩标准值。因Kz>1.3,故整体 稳定性满足要求。3.3抗倾覆稳定性验算SMW工法桩抗倾覆稳定验算采用水土合算，墙后主动

位移数据及应力数据，说明优化体系受力分析合理，方案

土压力分布模式采用三角模式计算，水压力采用静水压力

计算，有效主动土压力与基坑深度的关系如图5所示。图5有效主动土压力与深度关系根据规程，基坑抗倾覆安全系数心计算公式为：

Ka=Mpk/Mak=1.43o其中：M荻为作用在桩墙外侧的主动土压

力对桩墙底端的倾覆力矩标准值；“朮为作用在桩墙内侧 嵌固段上的被动土压力对桩墙底端的倾覆力矩标准值。因

位>1.2,故抗倾覆稳定性满足要求。3.4基坑地表沉降验算基坑沉降控制已经是深基坑工程施工过程中必须进行 的工作之一已。本项目基坑东侧邻近一处建筑物，为确保

安全，进行了支撑体系优化后的地表沉降验算。基坑地表 沉降计算采用同济抛物线法，计算结果如图6所示。距离/m0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14OU图6基坑地表沉降本项目基坑等级为一类基坑，经相关计算，基坑地表 沉降最大处位于基坑外7.2 m,最大沉降值为2l.6mm。根 据GB 50202—2018《建筑地基工程施工质量验收标准》，

一类基坑最大沉降值为30 mm,故优化后的围护结构地表 沉降满足要求。4 监测数值分析对于深基坑工程，以控制基坑变形为主，控制应力为

辅，控制基坑变形满足要求是基坑安全施工的关键。为确保基坑施工安全，沿基坑设置地表垂直位移监测

点、围护结构顶部垂直位移监测点、围护结构顶部水平位

可行。5 结语为解决明挖顺作法地铁车站主体结构与附属结构之间 地下连续墙常采用“跳仓法”破除所面临的问题\"1,本文

通过优化支撑体系，将常规跳仓法的8个破除工序缩减为6 个破除工序，实现地下连续墙的大跨度破除。即通过提高

破除跨度和减少破除工序，提高地下连续墙破除速度，较 好地解决了常规跳仓法施工面临的系列问题。此外，为确保优化方案的可实施性，项目部对优化后

的围护结构进行了受力计算并结合施工监测数据对优化结

果进行了验算分析，结果表明该优化方案可行，可为类似 工程提供一定的借鉴。— ‘---参考文献=[1]

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