浅谈苏州地铁人民路站围护结构设计

浅谈苏州地铁人民路站固护结构设计颜勇　勘察、设计　浅谈苏州地铁人民路站围护结构设计　颜　勇　（铁道第四勘察设计院城建院武汉４３００６３）　［摘要］　苏州市轨道交通一号线工程人民路站为Ｍ１、Ｍ２线换乘站，不仅车站规模较大，而且位于苏州市　中心区两条主要道路交点，车站上方有桥梁，城市河流，用边更有需保护的文物古迹，因此确保车站施工安全，　尽可能减少对环境的影响在本站的基坑设计中尤为重要。围绕人民路站围护结构的设计，对复杂地铁基坑设　计中结构选型、支撑体系的选择、计算方法等进行了论述。　［关键词］地铁车站基坑　围护结构　支撑系统　民路的干将河及下穿式立交。立交上方人民路方　１　工程概况　向有乐桥。交叉口干将路两侧人民路上各有一条　过街地下通道。　苏州市轨道交通一号线工程人民路站位于人　民路与干将路十字型交叉路口地下，为Ｍ１线和　２　围护结构设计　Ｍ２线间换乘车站，其中Ｍ１线车站主体沿干将路　方向布置，Ｍ２线车站主体沿人民路方向布置，两　２．１结构布置　线线路呈８６．８８度。Ｍ１与Ｍ２线之间设置联络　本站结构外包全长２２９．５ｍ，外包宽度为２２．９　线，位于西南角的广场绿地下。西南角为广场绿　－－－，４９．６ｍ；东端头设置了折返线，两条线间设置联络　地，根据轨道交通一号线地下商业开发规划专篇　线（采用盾构法施工）；地下二层基坑深度为１５．　的规划，广场下以商业及地下停车场开发为主。　２８ｍ，地下三层基坑深度为２２．６５ｍ，本站基坑工程　西北角为五层电信大楼、文物建筑过云楼及怡园。　的安全等级为一级。图１、图２分别为基坑平面布　东北角为文物商店，东南角为全聚德饭馆、广场酒　置图和站址环境图。　店及其停车场。交叉口干将路方向有一条横穿人　图１基坑平面布置简图　２４　铁道勘测与设计ＲＡ　ｌ　ＬＷＡＹ　ＳＵＲＶＥＹ　ＡＮＤ　ＤＥＳ　ｌ　ＧＮ　２００６（３）　维普资讯 http://www.cqvip.com

颜勇ｔ浅谈苏州地铁人民路站围护结构设计　图２站址环境图　２．２围护结构方案　人工填土、③　层硬～可塑粉质粘土、③。层软～　围护结构方案应遵循“安全、经济、方便施工”　可塑粉质粘土、④　层软～流塑粉质粘土、④。层　的方针，并综合施工方法、地形及地质条件、与主　稍～中密粉砂及⑤层软～流塑粉质粘土；围护结　体结构的关系、防水方案等因素，在方案比选的基　构插入土层为⑤层软～流塑粉质粘土及⑥　层粉　础上得出最合适本工点的围护方案。　质粘土；④土层含水量高，透水性较好，为中等透　２．２．１基坑环境条件　水层，且在车站主体范围内分布较厚，详见表１，　（１）本站基坑开挖深度范围内的土层主要为　基坑断面图见图３。　表１主要地层物理参数表　天然容重ｒ　内摩擦角　凝聚力Ｃ　承载力标准　侧压力　垂直基床系数　土层名称　（ｋＮ／ｍ。）　（。）　（ｋＰａ）　值　（ｋＰａ）　系数　Ｋｖ（ＭＰａ／ｍ）　①　淤泥　１．４３　①。素填土　１．９２　１６．５　３７．０　③　粘土　１．９８　１２．５　６Ｏ．１　１８０　０．４５　２２　③。粉质粘土　１．９２　２Ｏ．６　２８．５　１６Ｏ　０．５２　１２　④１粉土　１．９Ｏ　３１．１　１Ｏ．８　１００　Ｏ．３４　１０　④。粉砂　１．９３　３２．９　１Ｏ．１　１４０　Ｏ．３１　１８　⑤粉质粘土　１．９Ｏ　１７．５　２Ｏ．７　１１Ｏ　０．６０　８　⑥　粘土　２．Ｏ１　１４．３　６０．５　２１０　０．２８　２５　（２）场地下方重要管线较多，且大多顺车站纵　向分布，距车站外侧较近，需进行改移。　铁道勘测与设计ＲＡ　ｌ　ＬＷＡＹ　ＳＵＲＶＥＹ　ＡＮＤ　ＤＥＳ　ｌ　ＧＮ　２００６（３）　２５　维普资讯 http://www.cqvip.com

铁道勘测与设计　间渗漏水不可避免，基坑安全不易保证。另外排　桩结构整体的刚度较差，地质条件的变化使排桩　产生不同的变形，降低排桩的防渗性能；连续墙方　案：这种结构形式刚度大，整体性好，能充分发挥　其挡土止水功能，特别适用于软弱地层和建筑设　施密集城市市区的深基坑，地下连续墙施工工艺　成熟，施工速度快，精度高，垂直偏差可控制在１／　３００以内。　根据人民路站的周边环境、水文地质情况、基　坑开挖深度，从施工工期、施工工艺、投资及施工　难度、施工风险和防水效果等综合因素比较，最终　图３基坑断面图　选择采用地下连续墙的方案。围护结构与内衬的　结合形式有单一式、叠合式及复合式。叠合式结　（３）周边的过云楼、文物商店及广场酒店等建　构是由围护结构与内衬墙叠合成一个整体结构，　筑物亦将对地铁施工造成较大的影响。　共同承受水土压力，变形完全协调一致。复合式　２．２．２方案选择　结构是在由围护结构与内衬墙之间设置隔水层，　（１）沿Ｍ１线方向且站厅无加宽部分（即图３　接触面不传递剪力和弯矩。叠合式结构由于内衬　中基坑右侧）方案选择。钻孔桩方案：采用这种围　墙在使用阶段承受水压力的作用，侧墙厚度较复　护结构型式的优点是其刚度大，施工方法简单，平　合式结构厚，基坑开挖面积相对较大，但止水效果　面布置灵活，对周围环境影响小，但其接头防水性　好。经综合比选，最终选择复合式结构。　差，针对人民路站的地质条件，需桩间或桩外侧　（２）沿Ｍ１线方向且站厅加宽部分（即图３中　施作搅拌桩或旋喷桩等止水帷幕，这种结构对土　基坑左侧）方案选择：　体位移特别敏感，很容易因土体的轻微位移而产　根据基坑断面及地质条件，可供选择的方案　生开裂，所以在基坑开挖期间很容易发生渗漏；　有：第一开挖在地下一层后用搅拌桩加固使土体　另外就目的施工技术水平而言，钻孔桩垂直较难　自稳；第二是采用两层地连墙围护；第三是采用外　保证，本站基坑深达２２ｍ多，在钻孔桩施工过程　面一道地连墙中间加间隔桩。具体比选内容如表　中很容易导致钻孔桩和止水帷幕在深处错位，桩　２。　表２围护结构方案比较表　围护型式　优点　缺点　造价　方案①技术成熟，施工机具单一，施工简便；　①加固土方量巨大，　一　６００ｒａｍ地下连续墙　⑦止水效果好２０１Ｏ０　，安全系数高。　工程造价高。　方案二　６００ｍｍ￣６００ｒａｍ地下连续墙　技术成熟，施工机具单一。　支撑系统施工过程　繁琐２００７０　。　方案三　６００ｍｍ地下连续墙－＋－　８００＠　施施工机具多样化，不　１０００钻孔桩　工进度快。　易管理。　１４２００　注；１、上表造价为（图３）断面左侧每延米围护结构造价，单位（元）。　２６　铁道勘测与设计ＲＡ　Ｉ　ＬＷＡＹ　ＳＵＲＶＥＹ　ＡＮＤ　ＤＥＳ　Ｉ　ＧＮ　２００６（３）　维普资讯 http://www.cqvip.com

颜勇：浅谈苏州地铁人民路站围护结构设计　由表２可见，方案一、二工程造价接近，而方　案一中更是需要为右侧墙的支撑轴力提供支座反　力，就必然采取措施，使结构更复杂，造价也会相　应增加；故采用　８ｏ０钻孔桩＠１０００支护，为防止　不均匀沉降对车站产生影响，需对基底进行处理，　处理后的地基要求无侧限抗压强度大于０．８ＭＰａ。　２．２．３基坑支撑方式的选择　综合比较锚杆（索）、混凝土及钢管等几种支　撑型式，考虑钢管自身刚度大，对围护结构的　变形有利｝可以减少大面积的节点处理，确保围护　结构的防水性能｝钢支撑可回收并重复利用，节约　图４围护结构计算简图　钢材。综合考虑车站基坑的特点，工程地质等因　覆土重：覆土容重取　＝２０ｋＮ／ｍ。。　素，支撑方式采用钢管支撑，通过钢围檩作用在连　侧向水土压力：施工阶段采用朗金主动土压　续墙上｝弧形联络线部分围檩与钢支撑的联结支　力，对于砂层，采用水土分算的土压力值，其余土　座施工难度大，且围檩与连续墙之间存在缝隙，使　层采用水土合算的土压力值。使用阶段采用静止　连续墙的作用力不能合理的传到支撑上，故这段　土压力，水土分算。　围檩采用断面６００×８００ｍｍ钢筋混凝土浇注，并　静水压力和浮力：水容重为１０ｋＮ／ｍ。。　预埋支座钢筋。　计算中计及混凝土收缩和徐变的影响。　２．２．４计算图式　（２）可变荷载　结构按施工过程采用“增量法”进行受力分　路面活载：按ｑ＝２０ｋＮ／ｍ￣取用。　析，开挖期间围护结构作为支挡结构，承受全部的　施工活载：考虑施工时可能情况的组合｝其中　水土压力及路面荷载，使用阶段和主体结构一起　车站西端为盾构始发井，由于盾构拼装引起的临　承载。施工阶段受力分析模拟了施工过程，遵循　时地面超载按７０ｋＮ／ｍ２考虑。　“先变位，后支撑”的原则，在计算中计入结构的先　２．２．６结构计算及分析　期位移值及支撑变形，采用弹性有限元法进行结　施工阶段围护结构计算结果见图５。　构计算，地基对结构的作用采用分布水土压力及　由计算结果知，施工阶段连续墙弯矩最大值　一系列不能受拉的弹簧进行模拟，最终的位移及　为９６９．７ｋＮ．ｍ／ｍ，最大水平位移为４２．５ｍｍ，其　内力值为各阶段累加值。使用阶段将结构视为底　值小于本线技术要求所规定的水平位移允许值　板置于弹性地基上的平面框架进行分析。　（０．２％Ｈ≈４３．８ｍｍ）。钢支撑最大轴力每延米　抗震分析分别采用地震系数法及反应位移法　４６１．４ｋＮ，按纵向间距３ｍ钢支撑可以满足要求。　进行横向抗震分析。经计算地震作用对结构影响　左侧基坑的地下二层部分整体稳定性验算安　较小，故在设计中仅采用相应的构造措施来提高　全系数１．６１，抗倾覆验算安全系数１．１２，抗管涌　整体的抗震能力。结构计算简图详见图４。　验算安全系数Ｋ＝＝＝１．１７９。各项系数均能满足要　２．２．５荷栽计算‘　求。　（１）永久荷载　结构自重：钢筋混凝土容重　＝２５ｋＮ／ｍ。。　铁道勘测与设计ＲＡ　Ｉ　ＬＷＡＹ　ＳＵＲＶＥＹ　ＡＮＤ　ＤＥＳ　Ｉ　ＧＮ　２００６（３）　２７　维普资讯 http://www.cqvip.com

铁道勘测与设计　图５围护结构计算结果图　的基底加固，钻孔桩之间无需设置止水帷幕｝有关　３存在问题及解决思路　施工机具种类较多，在单层附属结构的设计中，考　虑使用钻孔灌注桩，使设备得以充分利用。　站厅无加宽部分（图３中基坑右侧）为较为常　规，无需赘诉。在站厅加宽部分（图３中基坑左　参考文献　侧）的设计过中主要存在几个问题。首先必须确　［１３地铁设计规范．Ｃ　５Ｏ１５７—２００３　保的就是基坑安全，在本次设计中，由于加宽段较　［２３建筑结构荷载规范．ＧＢ５０００９－－２００１　宽，绝大部分在两个开挖面不受影响，联络线处与　［３３混凝土结构设计规范．ＧＢ５００１０－－２００２￣　Ｍ１正线相交处土体需采取加固措施｝为避免桩顶　［４］基坑工程设计规范．ＤＢＪ０８－－６１－－９７　处站厅层两侧沉降不均匀可能会导致底板开裂，　［５］基坑工程施工手册（第二版）．中国计划出版社　［６］地下铁道设计与施工．陕西科学技术出版社　将桩凿除至板底以下５００ｒａｍ处，填以粘性土作为　缓冲层ｌ关于基坑内降水，由于车站内地质条件较　收稿日期：２００６—５－－２３　差，围护结构入土比高达０．８左右，加以地下二层　２８　铁道勘测与设计ＲＡ　Ｉ　ＬＷＡＹ　ＳＵＲＶＥＹ　ＡＮＤ　ＤＥＳ　Ｉ　ＧＮ　２００６（３）