关于地铁地下车站抗浮设计处理措施的探讨

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1、关于地铁地下车站抗浮设计处理措施的探讨刘洋广东省重工建筑设计院有限公司广东，广州510034摘要：随着经济的发展，城市地下轨道交通建设也步伐加快的建设，地铁车站深埋地下，车站箱体位于地下水位以下，对车站进行承载力和正常使用极限状态设计时，必须知晓浮力概况，特别是在地下水位较高的地区，抗浮问题处理得当与否直接关系着地铁车站正常使用期间的可靠度。关键词：地下车站；抗浮；设计；计算引言近年来，随着城市地下轨道交通建设规模的不断扩大，大部分地铁车站均以潜卖、明挖施工居多，而很多城市的地下水位乂较高，水位也不是稳定

2、不变，且地铁设计均是百年工程，这使得地铁车站的抗浮设计在地铁设计中占据着重要的地位。1.项目概况某地下二层车站，车站总长度121.1m,总高度13.49m，标准段宽度18.7m,车站轨面平均埋深15.01m，顶板面覆土厚度3m。木站地下水位较高，设计按满水位计算，自重抗浮能力不足，围护结构为土钉墙的部分考虑底板向外悬挑1.5m,利用外挑部分的土体重量抗浮，围护结构为钻孔桩的部分采用设置压顶梁；车站中柱底需设抗拔桩抗浮。2地质条件木场地土（岩）自上而下分别为：人工填土层、冲（洪）积粉细砂层、冲（洪）积中粗砂

3、层、冲（洪）积粘性土层、可塑粉质粘土层、硬塑〜坚硬粉质粘土层以及全风化、强、中、微风化层。地下水主要为第四系松散岩类孔隙水和层状基岩裂隙水，稳定水位埋深1.7〜5.3m,平均2.9m。地下水位变化与地下水的赋存、补给及排泄等密切相关，每年5〜10月为雨季，大气降雨充沛，水位会明显上升，最高水位15.5m。场地内地下水对混凝土结构无腐蚀性，但对其中的钢筋有弱腐蚀性。3抗浮设计3.1抗浮方式车站底板持力层为微风化岩层，对于地下水位高、底板埋深大且覆土少的地下车站，仅靠结构自重及覆土荷载难以满足抗浮要求，故需采

4、取相应抗浮措施，主要奋抗拔桩及抗浮锚杆两种。由于0前抗浮锚杆耐久性缺乏奋效的技术控制，且锚杆与底板接头部位是防水的薄弱环节，地下车站是按使用年限100年进行设计，根据地铁五号线技术要求，抗浮不宜采用抗浮锚杆，故本站采用抗拔桩来解决抗浮问题。同吋本站的围护结构采用f1350人工挖孔桩，一期工程在围护桩上设压顶梁与主体结构结合，即将支护结构作为结构抗浮的一部分。根据地质勘察报告，取抗浮设计水位为地面以下lm（城建标高15.6m）。本站顶板覆土近期lm,远期规划2m，取最不利工况为主体结构封顶后基坑己冋填，顶板

5、覆土lm,地下水位为抗浮设计水位进行抗浮验算。3.2抗拔桩的设置车站主体结构按底板支承在弹性地基上的平面框架进行内力分析，地层作用采用弹簧模拟。车站为双跨设计，抗拔桩沿纵向设置在底板跨中。抗浮计算时，主体结构承受全部水压力，为反算抗拔桩承受的抗拔力,沿车站纵向取lm长度范围分析。广东省标准DBj15-31-2003《建筑地基基础设计规范》第5.2.1条规定，地下室抗浮稳定性验算应满足下式要求：WF≥1.05式中：W为地下室自重及其上作用的永久荷载标准值的总和；F为地下水浮力。根据地铁五号线技术要求，

6、在不考虑主体结构侧摩阻力吋，（W+R）F≥1.05（R为抗拔桩需提供的抗拔力特征值）。标准段上部荷载总重//=结构自重（各层楼板+侧墙+柱+装修层）+围护桩自重+覆土重=4343.6kNm,水浮力F=258×l×19.4+p×1.3524×15×101.35×2=5323.2kNm，R≥1.05F-G=1.05×5323.2-4343.6=1245kNm＜）对于其他浅埋车站，抗拔桩基本上都设在柱下，受力模式

7、相Ml,故计算吋可近似简化为：单根抗拔桩抗拔力=每延米所需抗拔力×柱跨长度。但对于本站，柱跨9〜10m,考虑单根抗拔桩承受的抗拔力不过大，故抗拔桩桩距取柱跨的12。根据DBj15-31-2003第5.2.1条规定，单桩抗拔承载力特征值为：Rta=upΣliqsiali+0.9G0式中：up为桩周长，up=pd,对于扩底桩（扩底直径为D），当桩长桩径≤5吋，取up=pD;;li为抗拔摩阻力折减系数，微风化岩li=0.7;qsia为桩侧土摩阻力特征值，微风化岩qSia=400kP

8、a;li为抗拔桩长；GO为桩自重，地下水位取有效重度。本站抗拔桩直径取1.3m,扩底直径取1.8m,桩长取5.5m,Rta=p×1.8×0.7×400×5+0.9×119=8020kN。抗拔桩有2种布置方式：①柱下及两柱中间梁下；②均匀布置在两柱间梁下。为准确模拟抗拔桩的受力工况，采用SAP2000软件对车站进行三维整体冇限元分析计算。3.3整体抗浮计算各层楼板采用壳