摘要：本文对地铁车站中大宽度断面在抗浮工况下的受力、变形进行分析，简单分析了抗拔桩的设置对结构受力、变形的有利影响，并介绍抗拔桩的设计流程，为相似工程提供设计参考。
关键词：地铁；大宽度；抗拔桩
1 工程概况
某地区某地铁车站为地下两层11m岛式站台车站，车站总长度164m，基坑平均深度约18m，标准段基坑宽度19.7m，小里程端基坑宽度40m、37.9m，大里程端基坑宽度24.3m。车站顶板覆土约3.4~3.8m。车站采用明挖法施工，围护结构为钻孔灌注桩+内支撑支护体系，桩顶设置冠梁，冠梁兼做抗浮压顶梁。
2 工程地质概况
根据勘察报告，揭示了填土层、坡残积土层、白垩系岩层、石炭系岩层，测区内的岩土分层自上而下分别为：杂填土①1层、黏土⑥1-2层、粉质黏土⑥1-1层、强风化泥岩⑧N2层、强风化泥质粉砂岩⑧NS2层、中等风化灰岩⑧H3层。其中小里程端基坑宽度40m、37.9m范围内的车站底板位于强风化泥质粉砂岩⑧NS2层，其余范围车站底板位于中等风化灰岩⑧H3层，底板以下岩土参数建议值表1所示：
表1 岩土参数建议值表
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综合考虑勘察期间稳定水位、洪水期稳定水位最高值、地下水水位年变化幅度及安全储备，抗浮设防水位取场坪标高最低值以下0.5m。
3 结构抗浮方案的确定
根据《地铁设计规范》GB50157-2013相关要求，地下车站在结构设计时，应按最不利情况进行抗浮稳定性验算，抗浮安全系数当不计地层侧摩阻力时不应小于1.05，当计及地层侧摩阻力时，根据不同地区的地质和水文地质条件，可采用1.10~1.15的抗浮安全系数。
南宁地区明挖法施工的车站中，应用最广泛的基坑支护体系为钻孔灌注桩+内支撑支护体系，当采用该支护体系时，若依靠车站顶板以上覆土自重及车站自重等无法满足抗浮要求时，通常采用桩顶冠梁兼做抗浮压顶梁的方案解决抗浮问题。根据设计经验，对于地下两层基坑宽度约20m、顶板覆土约4m的车站，当抗浮设防水位取场坪标高最低值以下0.5m时，抗浮计算得出的抗浮安全系数均小于1.05，不满足抗浮要求，需设置抗浮压顶梁，在考虑围护桩侧摩阻力的情况下，抗浮安全系数大于1.15，满足抗浮要求，且车站结构与围护结构在抗浮工况下的受力也合理。
本工程中，标准段及大里程端采用围护桩桩顶设置压顶梁的措施解决抗浮问题即可满足要求；小里程端按断面考虑压顶梁的作用亦可满足断面整体抗浮的要求，但由于小里程端结构断面宽度达40m、37.9m，若仅依靠围护桩桩顶设置压顶梁解决抗浮问题，可能会出现结构断面中间区域受力不合理、局部抗浮不满足要求的情况，故拟在结构断面中间区域框架柱下方设置抗拔桩，通过对比设置抗拔桩前后的内力图、变形图进一步说明地铁车站中大宽度断面范围内设置抗拔桩的必要性。
小里程端结构侧墙厚度700mm，顶板厚度800mm，底板厚度900mm，结构平面图及其代表性断面图如图1、图2所示：
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图1 小里程端结构平面图 图2 小里程端代表性断面图
4、计算结果分析
结构断面在未设置抗拔桩、设置抗拔桩的情况下，抗浮工况下内力、竖向位移计算结果如图3~6所示：
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图3 未设置抗拔桩时的M图
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图4 设置抗拔桩时的M图
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图5 未设置抗拔桩时的竖向位移图
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图6 设置抗拔桩时的竖向位移图
从图3、图4弯矩图可以看出：在不设置抗拔桩的情况下，底板角部弯矩2137KN·m，远大于其余支座处的弯矩，根据总体技术要求对该处按裂缝宽度控制值0.2mm进行计算配筋，该处底板配筋率需达到1.42%才能满足要求，配筋率过大；在设置了抗拔桩的情况下，底板角部弯矩明显减小，仅为1627KN·m，各支座部位的弯矩较为平均，受力明显比未设置抗拔桩的情况下合理。
从图5、图6竖向位移图可以看出：在不设置抗拔桩的情况下，底板最大位移达33mm，远大于轨道专业提出的15mm限值要求，这也反映了结构中间部位局部抗浮不满足要求；在设置了抗拔桩的情况下，底板最大位移仅为7.7mm，满足相关要求。
综上所述，对于本工程中大宽度断面范围内，设置抗拔桩是合理，且十分有必要的措施。
5 结语
地铁车站大宽度断面抗浮设计时，在设置有抗浮压顶梁的前提下，应根据计算得出的内力图、变形图综合分析是否需要设置抗拔桩。对于宽度大的断面，设置抗拔桩能够使结构在抗浮工况下受力更合理，底板竖向位移更小。
参考文献：
[1]GB 50157-2013，地铁设计规范[S].
[2]JGJ94-2008，建筑桩基技术规范[S].
[3]GB 50010-2010，混凝土结构设计规范（2015年版）[S].
论文作者:朱振宁
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/7
标签：断面论文; 宽度论文; 里程论文; 车站论文; 底板论文; 结构论文; 基坑论文; 《基层建设》2019年第32期论文;