鋼筋混凝土支撐在地鐵深基坑工程中的優化與應用

【摘要】隨著現代化城市建設的快速發展，我國諸大城市紛紛興起了大規模建設地下鐵道的熱潮，大量的地鐵車站深基坑工程也隨之出現。支撐體系的設計是地鐵車站深基坑工程的關鍵部分，其設計合理與否直接影響著基坑工程的安全性、經濟性以及施工進度。

【關鍵詞】地鐵深基坑工程；支撐體系

引言

當前，我國經濟處于飛速發展時期，城市建設的規模隨著經濟發展而不斷擴大，城市地鐵建設也在不斷的發展。其中最為顯著的一個特征就是城市地鐵基坑開挖的深度在不斷的增加，為了保障深基坑施工的安全性與今后地鐵運行的暢通，要提高深基坑支撐技術水平，滿足在建施工工程的安全性。

一、鋼支撐與鋼筋混凝土支撐的優缺點及適用范圍

1.鋼支撐的優缺點及適用范圍

鋼支撐包括鋼管、型鋼，多為角撐、對撐等直線桿件的支撐。

優點：①施工工序簡單，自重輕。②可重復利用。③通過對鋼支撐施加預壓力保障在基坑開挖期間的施工安全與基坑穩定程度。④施工工期短，可以加快施工進度。

缺點：①鋼支撐的支撐間距較小且安裝的節點較多，整體剛度差。如果鋼支撐或節點發生變形就會造成基坑發生過大的水平位移。②甚至由于鋼支撐的節點破壞，會導致斷一點而破壞整體的后果。

適用范圍：根據優缺點，一般專業化施工情況下應優先選用。

2.鋼筋混凝土支撐的優缺點及適用范圍

優點：①其平面剛度較大，安全可靠，現澆節點不會產生松動而增加墻體位移。主要是由于鋼筋混凝土支撐是現澆而成的較強的空間連接剛度而使整個基坑受力變形呈現出較大空間整體效應。②鋼筋混凝土支撐結構變形小，可有效保護基坑周邊建筑物和地下管線安全。③現澆的形狀多樣性，有利于澆筑成最優化的形式。

缺點：①鋼筋混凝土支撐的自身重量較大且不能進行重復利用。②鋼筋混凝土支撐澆筑與拆除的工期較長，由此導致其施工造價較高。③由于鋼筋混凝土支撐從鋼筋、模板、澆搗至養護的整個施工過程需要較長的時間，不能做到隨挖隨撐，不利于控制墻體變形。

適用范圍：各種復雜平面狀態的基坑，沿海一帶應用較廣泛，慎用于大型基坑的下部支撐。

二、工程概況

在天津市北辰區宜興阜地區的地鐵張興莊站，是地鐵3號線與5號線的T形換乘站點。因為地鐵3號線大部分線路已經成功建成，且投入營運了，因此，為了保護鄰近鐵路的3號線的地鐵運行安全，要重點加強對5號線張興莊站的基坑設計。

按照天津市地鐵5號線工程安全風險進行等級劃分，可知，5號線張興莊站的基坑開挖深度在二十米到二十五米之間，其自身風險等級為Ⅱ級。由于5號基坑鄰近處于運營中的3號線，因此，其環境風險等級也為Ⅱ級。天津市地鐵5號線張興莊站主體基坑地下連續墻厚為1m，盾構井處地下連續墻深47m，且地鐵標準段處地下連續墻深為43m。

三、地鐵車站基坑支撐的優化調整過程

1.主體基坑優化

最初，天津地鐵5號線張興莊站主體基坑的支撐方案定為：標準段使用八道鋼支撐、而盾構井段使用九道鋼支撐，其中鋼支撐的規格為Φ600×16，其水平間距為三米。而經過優化調整后的主體基坑方案為：將第一道鋼支撐調換為鋼筋混凝土支撐，其中鋼筋混凝土支撐的斷面尺寸為900mm×1000mm，在這種情況下，其具體方案為：標準段采用一道鋼筋混凝土支撐和七道鋼支撐，而盾構井采用一道鋼筋混凝土支撐和八道鋼支撐。其中鋼支撐的水平間距為三米，鋼筋混凝土支撐的水平間距為六米。經具體實踐發現，采用這種第一道為鋼筋混凝土支撐的主體基坑方案，由于鋼支撐之間的間距較小，因此在基坑開挖的施工工期之內及現有的機械設備條件下，達不到 “12h上撐”的要求，因此，需要繼續對主體基坑進行優化，通過計算比對，將主體基坑調整方案定為了：五道鋼筋混凝土支撐，其斷面尺寸為900mm×1000mm，鋼筋混凝土支撐的水平間距為六米，標準段與盾構井均采用5道鋼筋混凝土支撐，只是豎向間距不一樣。

2.鋼筋混凝土內支撐立柱樁施工

（1）可以利用格構式鋼柱作為支承立柱，而支撐立柱的基礎則可以利用鉆孔灌注樁。在基坑支護樁施工的同時，就可以安排立柱支撐樁的施工。當然，也可以依據具體施工情況對支撐樁進行施工。要提前確定立柱樁基以及上部格構式鋼柱。一般情況下，都會采用鉆孔灌注柱作為立柱樁。

（2）要采用焊接的方式焊接鋼格構柱與下部灌注樁鋼筋籠。

3.鋼筋混凝土內支撐施工

在土方開挖時，要注意分層開挖，且開挖要保持對稱。要在圍檁周邊以及內支撐梁范圍內先挖土，如果材料機械挖土要留十厘米到三十厘米，再用人工鏟土。在土方開挖的過程中要注意開挖深度不能超過設計深度。

四、實際基坑監測數據

天津地鐵5號線張興莊站主體基坑經歷了4個月的時間即完成了土方開挖的全部過程。在土方開挖的過程中，通過對主體基坑地下水位、支撐軸力以及基坑變形進行數據監測，通過實際監測數據與設計數據相對比發現，隨著主體基坑深度的開挖，其主體基坑的變形和支撐軸力的變形趨勢大致與設計結果相一致。實際監測到的主體基坑變形度要略大于設計計算結果，但其支撐軸力比設計結果要小很多（監測的支撐軸力值沒有出現最大載荷工況，而設計結果則是考慮到了最大載荷工況）。在實際監測中，地鐵3號線道床沉降的監測值的最大值為三毫米，未超過設計允許值，即十毫米。之后，3號線的正常運行表明了：天津地鐵5號線張興莊站主體基坑采用五道鋼筋混凝土支撐能夠保證3號線的正常運營，說明其設計是合理的。

五、結語

在地鐵T形換乘站的施工中，最為重要的就是后期建設車站的深基坑施工，其也是保障地鐵正常運營的關鍵所在。本文通過計算對比，最終將張興莊站的主體基坑支撐定為了5道鋼筋混凝土支撐，保障了整體基坑施工的安全性與3號線運營的安全。

本文以天津地鐵張興莊站T形換乘站為設計前提，探討了鋼筋混凝土支撐在地鐵深基坑工程中的優化與應用，希望對今后深基坑的施工有借鑒與參考價值。

參考文獻

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