刘 亚 琼

(郑州市轨道交通有限公司，河南 郑州 450000)

某地铁车站主体围护结构桩径优化设计

刘 亚 琼

(郑州市轨道交通有限公司，河南 郑州 450000)

以某地铁明挖车站工程为例，结合主体围护结构采用钻孔灌注桩的情况，选用常用的直径800 mm和1 000 mm的桩型进行计算，在满足围护结构受力及变形的条件下，通过桩径、桩间距、配筋、变形等进行了技术经济比选，最终选取了车站的围护桩为1 000 mm钻孔灌注桩，优化了设计。

地铁车站，围护结构，桩径，数量

1 概述

本车站采用明挖法施工，基坑深度在16 m～19 m之间，基坑开挖深度范围内的土层主要为粉土层、粉土层、粉土层、粉土层、粉土层、粉土层。根据《建筑基坑支护技术规程》和本站间周围环境条件、基坑深度，确定本站基坑等级为一级，地下水位为22 m。

围护结构采用钻孔灌注桩，钻孔桩φ1 000@1 400，基坑两侧端头井钻孔桩深26.55 m，其余地段钻孔桩深22.76 m(局部24.76 m)。基坑断面处竖向均设三道支撑。钢支撑采用φ609钢管，壁厚t=16 mm，第一道支撑水平间距为6 m，第二、三道支撑水平间距为3 m。桩顶设有钢筋混凝土冠梁，断面尺寸为1 400 mm×800 mm，第二、三道支撑处设钢围檩，钢围檩采用2Ⅰ45c。钢筋混凝土保护层：钻孔桩主筋保护层厚度为70 mm，冠梁主筋保护层厚度为50 mm。同时，选用钻孔桩φ1 000@1 500,φ800@1 200进行比选。

2 计算模型

围护结构按平面问题进行分析，按弹性地基梁法进行内力和位移计算。本设计按“增量法”原理模拟施工开挖、支撑和回筑的全过程进行计算，计入了“先变形、后支撑”对围护结构内力的影响。

围护结构在施工阶段，按施工过程进行受力计算，开挖期间围护结构作为支挡结构，承受全部的水土压力及地面超载。计入支撑作用时，考虑了支撑设置时墙体已有的位移和支撑的弹性变形。荷载取值及其分项系数按《建筑基坑支护技术规程》确定，施工期间地面超载均按20 kPa考虑。施工阶段围护结构的最大变形控制取30 mm和0.2%H的小值，即30 mm，地面沉降不大于0.15%H。根据受力分析模拟实际施工过程，遵循“先变位，后支撑”的原则，在计算中计入结构的先期位移值及支撑变形，采用理正深基坑7.0软件进行计算。按照弹性法、经典法分别选取模型进行计算。

3 不同桩径计算比选

本车站计算土层参数根据《轨道交通岩土工程勘察报告》(详勘)取值。

按照1 000 mm桩径，标准断面桩间距为1 400 mm、端头井断面桩间距为1 400 mm、局部加深断面1 400 mm分别进行内力计算，并分段配筋。

按照1 000 mm桩径，标准断面桩间距为1 500 mm、端头井断面桩间距为1 400 mm、局部加深断面1 400 mm分别进行内力计算，并分段配筋。

按照800 mm桩径，标准断面桩间距为1 200 mm、端头井断面桩间距为1 100 mm、局部加深断面1 100 mm分别进行内力计算，并分段配筋。

4 工程桩数量及造价对比

1)1 000 mm直径桩数量。

端头井和局部加深段桩间距为1 400 mm，标准段为1 400 mm时1 000 mm直径桩数量见表1。

表1 1 000 mm直径桩数量(一)

端头井和局部加深段桩间距为1 400 mm，标准段是1 500 mm时1 000 mm直径桩数量见表2。

表2 1 000 mm直径桩数量(二)

2)800 mm直径桩数量见表3。

3)工程桩造价对比见表4，表5。

表3 800 mm直径桩数量

5 结语

通过对该车站主体围护结构不同桩径和桩间距的对比研究：

1)桩水平位移和沉降量的对比。

当采用1 000 mm桩径时，对于标准段最大水平位移为14.62 mm，最大沉降量为17 mm；对于端头井处最大水平位移为21.82 mm，最大沉降量为22 mm；对于局部加深段最大水平位移为15.97 mm，最大沉降量为19 mm。最大水平位移均小于0.15%H(H为基坑深度)，且小于30 mm；最大沉降量均小于0.15%H。

当采用800桩径时，对于标准段最大水平位移为22.17 mm，最大沉降量为24 mm；对于端头井处最大水平位移为23.73 mm，最大沉降量为22 mm；对于局部加深段最大水平位移为26.01 mm，最大沉降量为27 mm。最大水平位移达到了限制的边缘(限制为0.15%H和30 mm的最小值，H为基坑深度)，最大沉降量也达到了限制的边缘(限制为0.15%H，H为基坑深度)。施工难度加大，参数难以控制，从而在一定程度上影响施工工期。

表4 标准段为1 000 mm@1 400 mm的桩径与800 mm@1 200 mm的桩径对比

表5 标准段为1 000 mm@1 500 mm的桩径与1 000 mm@1 400 mm的桩径对比

2)工程造价上的对比。

通过工程造价对比，采用1 000 mm直径(标准段桩间距为1 400 mm)的桩的造价比采用800 mm直径的桩多55.904万元，经优化设计，采用1 000 mm直径(标准段桩间距为1 500 mm)的桩比采用800 mm直径的桩的造价多13.466万元，在整个土建造价中占据比例非常小，但在基坑的水平位移和沉降量的控制上，1 000 mm直径的桩的效果远大于800 mm直径的桩，安全上更能保证。

综合各方面因素考虑，推荐采用1 000 mm直径的桩，端头井处和局部加深段采用桩间距1 400 mm，标准段采用桩间距1 500 mm。

On optimal design for pile diameter of main enclosure structure of some subway station

Liu Yaqiong

(ZhengzhouRailwayTrafficCo.,Ltd,Zhengzhou450000,China)

Taking some open excavation station as the example, the paper selects common pile types with 800 mm and 1 000 mm pile diameter to undertake the calculation by combining with the adoption of the bored pile at the main enclosure structure, has the technical and economic comparison for the pile diameter, pile distance, reinforcement, and deformation by meeting the demands for the enclosure structural stress and deformation, and selects the bored piles with the diameter of 1 000 mm of the enclosure piles of the station, so it optimizes the design.

subway station, enclosure structure, pile diameter, amount

2015-03-02

刘亚琼(1982- )，女，硕士，工程师

1009-6825(2015)14-0067-03

TU473

A