地铁车站基坑多支点咬合桩插入比分析.doc

摘  要: 以苏州地铁一号线南施街站咬合桩支护结构为例,运用深基坑支护结构分析软件,对插入比与基坑变形、支护结构内力的关系进行了分析. 结果表明,咬合桩的最大侧移并非随插入比的增加而无限制地减小,当插入比达到一定值后,继续增加插入比几乎不能减小咬合桩的最大侧移; 插入比对最大坑外地表沉降、最大支撑轴力、咬合桩桩身最大弯矩和最大剪力的影响与此类似. 因此,在满足抗渗流稳定性验算的条件下,苏州地铁车站基坑多支点咬合桩的插入比建议取为 0. 7 ~0. 8,这样既能保证基坑的稳定和支护结构的安全,又能减少工程量,降低工程造价,且优化后的咬合桩支护结构仍具有较大的安全储备. 该研究可为后续地铁线路及城市高层建筑的基坑设计提供借鉴.
关键词: 地铁; 多支点; 咬合桩; 插入比
 
      支护结构的插入比是指基坑底部以下支护结构的深度与基坑开挖深度的比值. 插入比过小时,对于悬臂式支护结构而言,墙( 桩) 体整体变形过大,导致基坑破坏; 对于有支撑的支护结构而言,可能发生底鼓和渗流等问题. 插入比过大时,继续增加支护墙( 桩) 的插入深度对基坑变形的控制效果不再明显,而且会增加工程费用,造成浪费. 因此,工程设计中应确定一个合适的插入比以达到安全与经济的最佳平衡.
      Poh 等[1]利用 EXCAV 有限元软件分析了插入比对地连墙最大侧移和最大弯矩的影响; 高夕良[2]运用可靠度设计理论对上海轨道交通某车站基坑地连墙的入土深度进行了优化; 杨将等[3]基于仿真手段对北京地铁某车站基坑设计进行优化,得出钻孔灌注桩的插入比应控制在 1. 2 ~ 1. 4; 胡荣光等[4]采用有限元法确定了广州某特大深基坑人工挖孔桩的合理的入土深度. 在这些研究中,所考虑的插入比的影响指标还不够全面,且均未对咬合桩支护结构插入比进行分析.
      在苏州地铁一号线中,采用咬合桩支护的车站有南施街站和星湖街站,均为地下二层车站,标准断面的插入比分别为 0. 85 和 0. 86. ***地下二层车站虹口足球场站和南京地铁一号线元通站及二号线新街口站均为已建设完成的类似地质条件的工程,其标准断面咬合桩的插入比分别为0. 71 ~ 0. 81[5],0. 62[6],0. 79[7]. 从工程地质条件方面比较,苏州地区③层、⑤层黏土的性质优于上海淤泥质软土的性质,④层土抗管涌、抗渗流破坏的能力优于南京的粉砂土,由此认为苏州地区咬合桩的插入比应比上海、南京地区小. 但事实上苏州地铁一号线咬合桩的设计插入比大于上海和南京,因此苏州地铁基坑中咬合桩的插入比存在优化空间,由此带来的经济效益是不可忽略的.
      本文在前人研究的基础上,借助深基坑支护结构分析软件,以苏州地铁一号线南施街站为例,对苏州地区地铁基坑多支点咬合桩支护结构的插入比进行分析研究.
 
1 工程背景
1. 1 工程概况
      南施街站为地下二层岛式车站,位于苏州市主干道翠园路与南施街的交叉路口下,车站西南侧为已建成的苏州电信大楼,其他方向的地面周边目前均为空地. 根据车站周边环境可知,基坑安全等级为二级. 车站基坑标准段净宽为 18. 7 m,开挖深度为 15. 36 m,主体围护结构采用Ф1 000@ 800 的套筒咬合桩,桩长 28. 4 m,第 1 道支撑采用钢筋混凝