基于理正软件的地铁深基坑支护设计

回鑫权

随着我国经济的不断发展，城市规模不断扩大，城市空间开始呈现出“寸土寸金”的状态，因此在城市规划中对地下空间的利用越发重视。城市规模的扩大也导致城市人口的不断增多，其结果就是造成了较为严重的交通拥堵问题。在城市交通中地铁是对地下空间利用最多的设施，地铁设施的建设和运营不仅充分的利用了地下空间节省了城市紧张的空间问题，还缓解了大中城市的交通拥堵问题，便利了城市居民的出行。深基坑工程作为地铁施工的重要环节之一，其设计与施工关系到工程的正常运转和施工人员及周边居住人员的安全问题。尽管我国在基坑的设计与施工方面有着一定的标准和技术水平，但是在施工过程中还是会出现基坑内部变形过大导致工程无法正常进行的现象，更严重的是在城市人口密集的地区深基坑的坍塌失稳导致重大安全问题的事故，造成了大量的人员伤亡。将基坑设计的经济、安全、合理是我们需要达到的工程技术水平。

在城市轨道交通地下工程中，基坑工程起着至关重要的作用，本文根据具体的工程实例，结合该地区的土层信息、水文条件地质条件，使用理正深基坑对某地铁开挖项目进行设计，设计方案为地下连续墙+内支撑的支护方案。

采用地下连续墙与内支撑相结合的支护结构，设计采用增量法对内力进行设计计算，将支护结构安全等级设为一级，则支护结构重要性系数，基坑深度为14.5m，嵌固深度为6m。地下连续墙采用钢筋混凝土，混凝土强度为C40，设置冠梁，冠梁宽度高度皆为1m。在标高为0处进行放坡，放坡级数为1，台宽台高均是2m，坡度系数为1。基坑附近地下水位较深，故不需要进行降水处理。

设计参数如下：首先放坡，台宽2.0m、坡高2.0m、坡度系数1.0。水位信息，内侧降水最终深度25.0m外侧水位深度25.0m内侧水位距离开挖面距离25.0m。

注：内侧水位不随开挖深度而变化，且坑内不设置加固土。计算方法，土层数量4层，弹性计算方法m法，坑外土压力计算方法主动土压力注：弹性计算方法不按土层指定。内支撑信息：设三道内支撑，水平间距1.0m，竖向间距4.0m，预加力80.0KN，支锚刚度56.0MN/m，材料抗力2000.0KN，材料抗力调整系数1.0。水土计算信息，第一层土，素填土，水土合算，无水压力调整系数，第二层土，淤泥质土，水土合算，无水压力调整系数，第三层土，粘性土，水土合算，无水压力调整系数，第四层土，中，水土分算，水压力调整系数1.0。注：弹性法外侧土压力调整系数各土层均为1.0，经典法外侧土压力调整系数各土层均为1.0，内侧土压力调整系数各土层均为1，内侧土压力最大值各土层均为10000.0（Kpa）。

工况设计：工况一施工形式为土体开挖，开挖至土层深度4.5（m），工况二施工形式为布置第一道内支撑，工况三施工形式为土体开挖，开挖至土层深度8.5（m），工况四施工形式为布置第二道内支撑，工况五施工形式为土体开挖，开挖至土层深度12.5（m），工况六施工形式为布置第三道内支撑，工况七施工形式为土体开挖，开挖至土层深度14.5（m）。设计参数：整体稳定计算方法采用瑞典条分法，稳定计算采用应力状态采用有效应力法，稳定计算不考虑内支撑，稳定计算合算地层不考虑孔隙水压力，条分法中的土条宽度0.40（m），刚度折减系数K=0.850，考虑圆弧滑动模式的抗隆起稳定，不对支护底取矩倾覆稳定，不以最下道支锚为轴心的倾覆稳定。通过内力弯矩剪力等参数进行配筋。内力取值：计算值（弹性法），最大弯矩（基坑内侧）417.86（KN·m）最大弯矩（基坑外侧）207.01（KN·m），最大剪力187.89（KN）;计算值（经典发），最大弯矩（基坑内侧）160.80（KN·m）最大弯矩（基坑外侧）225.57（KN·m），最大剪力142.54（KN）;内力设计值，最大弯矩（基坑内侧）488.37（KN·m）最大弯矩（基坑外侧）241.94（KN·m），最大剪力258.34（KN）;内力实用值，最大弯矩（基坑内侧）488.37（KN·m）最大弯矩（基坑外侧）241.94（KN·m），最大剪力258.34（KN）。

经理正深基坑验算，整体稳定性满足规范要求;抗隆起验算：支护底部，验算抗隆起，抗隆起稳定性满足要求。突涌稳定性验算，基坑底部土抗承压水头稳定。嵌固深度构造验算：嵌固深度采用值，故满足构造要求。

土反力验算：施工工况一，基坑内侧土反力合力981.486（KN），被动土压力合力10244.367（KN）;施工工况二，基坑内侧土反力合力952.519（KN），被動土压力合力10244.367（KN）;施工工况三，基坑内侧土反力合力871.240（KN），被动土压力合力6520.690（KN）;施工工况四，基坑内侧土反力合力833.118（KN），被动土压力合力6520.690（KN）;施工工况五，基坑内侧土反力合力713.200（KN），被动土压力合力2979.829（KN）;施工工况六，基坑内侧土反力合力684.321（KN），被动土压力合力2979.829（KN）;施工工况六，基坑内侧土反力合力569.963（KN），被动土压力合力630.744（KN）;反力均满足要求

各土层土层反力均满足要求

参考文献

[1]李广信，张丙印，于玉贞.土力学（第二版）[M].北京：清华大学出版社，2013.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[3]杨葵凤.地铁深基坑支护形式优化选型分析[D].郑州：郑州大学硕士学位论文，2015.

[4]李亚龙.粉沙土质地铁车站深基坑支护有限元模拟分析[D].河北：河北工程大学硕士学位论文，2014.

[5]何瑞.杭州某地铁深基坑支护设计与数值模拟[D].安徽：安徽理工大学硕士学位论文，2017.E443AE09-8814-4306-9FEE-F50AA15DD9A2