地铁地下结构设计初探

地铁地下结构设计初探

肇鑫

（辽宁金信人才派遣有限公司，辽宁省沈阳市110000）

摘要：城市高层建筑的多层地下结构结构一般均具有超长、埋深大且受力复杂等特点，若出现安全及渗漏隐患，不仅处理非常困难，而且会造成不良社会影响。因此，应遵循具体地质与环境条件，在地下空间结构设计过程中充分考虑各种因素的影响，开展基坑、地下结构及施工技术的协同设计。本文以某融资项目地下空间为背景，对高层建筑地下空间结构设计的若干关键技术进行分析和研究，以期能对工程实践有指导意义。

关键词：地铁结构；结构设计

1工程与地质概况

地铁某融资综合枢纽工程项目，为大型综合体项目，集商业、娱乐、办公及交通为一体。项目总建筑面积18万m2，其中地上建筑面积12.5万m2，地下建筑面积5.5万m2。地下结构共5层，主要用作交通车库、设备用房等，5层地下结构最大埋深21.4m。

2地铁地下结构设计要点

2.1基坑设计

在地铁深基坑开挖围护结构处理的过程中，要按照标准化流程进行支护结构选型管理，从根本上围护处理效果，为全面夯实围护管理工作奠定基础，要结合处理要求秉持安全性原则，按照标准化流程约束具体工作。第一，确保基坑开挖围护结构能便于施工，在施工项目运行过程中，施工便利性较为关键，施工单位要采取更加有效且完整的施工方案，积极建立健全统筹性较好的高标准组织施工体系，从而减少工程项目费用支出，为系统化提高管理工作的实效性水平奠定基础。也就是说，施工单位要在理论基础上结合施工经验和施工工艺要点提升检查工作效率，夯实管理基础和质量基础，有效提高深基坑开挖围护结构施工水平。第二，在基坑围护结构处理工作中，要秉持因地制宜的管控标准，合理性提高支护方案的实效性，选择的标准会存在一定的差异，这就需要施工单位结合实际需求进行地质条件和开挖深度的筛选，有效建立健全合理性的施工监督管理控制体系，为全面提升深基坑开挖围护结构质量奠定坚实基础，促进管理效率的进一步优化。

2.2基础及抗浮设计

本项目抗浮水位取至室外地面，抗浮水头为17.9m，水头较高，裙房及纯地下结构区域不满足抗浮要求，需采用抗浮措施。由于基底为微风化泥质砂岩，参考以往工程经验，采用永久性抗拔锚杆抗浮方案最为经济合理。为减小地下结构底板配筋率，采取上部结构、基础底板和锚杆相结合共同受力的均匀布置方式，锚杆间距为1650mm×1650mm，这种布置方式利用上部柱传来的竖向集中力来平衡此竖向集中力影响范围内的水浮力，而上部柱传来的竖向集中力影响外的水浮力由抗浮锚杆承担，因此抗浮锚杆数量更少，地下结构底板厚度更合理，设计更为经济。设计锚杆钻孔直径180mm，钢筋采用4Φ28，锚杆入岩层6m，抗拔承载力特征值取450kN。

2.3地下结构侧壁设计

本项目地下结构埋深大，岩层埋藏较浅，基坑工程开挖难度大；周边环境非常复杂，项目用地紧张；基坑围护结构采用800mm厚地下连续墙，如此大刚度的地下连续墙在地下结构结构施工完成后应可以继续发挥侧向挡土作用，完全不考虑正常使用阶段地下连续墙的刚度必然造成大量的资源浪费。基于以上因素，设计考虑将地下连续墙作为永久使用阶段地下结构侧壁的一部分，即采用“复合墙”技术，将此埋深下常规需要考虑的800mm厚地下结构外墙减薄为400mm。该技术具体做法为：先施工围护结构并开挖基坑至基底，而后在围护结构表面施工衬垫材料（防水层），再单侧支模施工地下结构外墙，形成围护结构与地下结构外墙共同作用的复合墙。

2.4防水设计

2.4.1结构混凝土和围护结构

地铁的地下车站一定要按照国家规定的要求来建设，因为地铁的地下车站关乎每个人的生命财产安全，每一个步骤都不容有失。根据数据显示，通常情况下，地下地铁车站的整体抗渗等级要都达到P8等级，业外人士对此等级的概念并不知情，P8等级指的就是每平方毫米承受8MPA的压力，而抗渗等级一般可以分为P4、P6、P8、P10、P12等五个等级，相应表示能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0及1.2MPa的静水压力而不渗水，换而言之就是混凝土抗渗试验时一组6个试件中4个试件未出现渗水时不同的最大水压力。抗渗等级≥P6的混凝土为抗渗混凝土。所以说想要真正的达到P8等级就需要对其施工过程中的外加剂和拌合物的质量要求就变得很高了，一定要进行精确的计算和控制原料的使用，确保地下地铁车站的防水机构能够达到规定要求，很大程度上保护乘客安全。

2.4.2围护结构的防水施工技术

围护结构的防水施工时要求的抗渗等级也是P8。围护结构的防水施工可以有效的提上地铁车站的防水性能。但是围护结构的防水施工队混凝土的迎土面主筋的保护层厚度要求的非常高，高达70mm，就连背土面的主筋保护层厚度也要求达到50mm。为了达到此标准，就要对埋设的引水管进行压浆处理，同时再使用结晶防水涂料，这就实现了地铁地下车站的防水效果。

2.5地铁结构耐久性设计

地铁结构设计耐久性指的是在项目中的混凝土结构设计过程，依照之前设计确定的环境作用、应用条件，保证地铁在设计所规定年限中的舒适度及安全性，进而保障地铁营运效益。地铁工程属于城市建设中重要的公共交通轨道工程项目，具有总投资金额大、建设周期长、质量要求高等特点，在对项目的主体建设过程，考虑到百年的设计年限，因此需要关注结构耐久性问题。耐久性设计技术路线中，考虑地铁结构中钢筋混凝土所处环境比较特殊且承受较大荷载的情况。在耐久性的设计中，基本的设计路线中需要将根本性措施同补充措施结合，具体有工程设计、实施、使用、营运、管理、保养过程。路线中还需加入以下补充措施，主要是考虑对影响结构耐久性因素的防治设计，具体如下：①对于施工阶段所致混凝土开裂、渗水问题，考虑从结构、材料及施工等方面制定抗裂措施，且在容易发生渗水现象的盾构隧道管缝的接缝位置，附加相应的防渗措施。具体操作是需处理好地下连续墙在墙体施工前的裂缝，处理裂缝是可以采用防水土层做进一步的封闭；②针对杂散电流所致腐蚀情况，在变电所的回流点，可加大排流网的设置密度，具体采用局部掺入抵抗锈蚀材料的方法，增强该部位回流点钢筋混凝土的抵抗电化学腐蚀的能力；针对变电所回流点附近结构混凝土的设计，依据结构区域环境类别、结构型式选择合理参数及设计，此外还可以在结构外侧的迎水面应用防渗防锈蚀的材料涂层，针对杂散电流峰值所影响的范围，相关的结构中可将阻锈剂加入其中。

参考文献

[1]张伟.对地铁深基坑支护结构设计及支护施工技术的探讨[J].工程建设与设计,2018,19:54-55+58.

[2]王枝茂.某地铁车站超深基坑围护结构设计[J].福建建筑,2018,08:60-64.

[3]郭宏博,阳彬武.与城市桥梁合建的地铁车站结构设计[J].市政技术,2018,3604:110-112+116.