【摘要】交通事业的发展，对地铁车站提出了更高的要求，无论是在数量和规模上都发生了巨大的变化。承载量虽然增大但是也增加了安全隐患。尤其是经常出现车站基坑事故，如基坑内部临时坡体滑塌冲垮支撑、基坑围护结构渗漏水等问题，容易造成经济损失并且浪费人力物力，因此优化地铁车站偏载深基坑围护结构的设计势在必行。
【关键词】地铁车站；偏载深基坑；围护；结构设计
1工程简介
1.1工程概述
本次研究的对象是某地铁3号线某车站，总长度为180米，东西方向。
1.2工程水文地质状况
①岩土层分布。为了深入研究工程情况，需要派遣专业技术人员严格勘察岩土工程现状，经过勘察可以发现车站处于岗间坳谷区，坳谷地段的土质比较特殊，主要是新沉淀的软流塑状黏土。此外，还包含了填土层以及河漫滩冲淤结软土，并且处于基坑的下方。除了这两层土之外，还包含了粉质黏土、粉土夹粉砂、以及粉质黏土等土质；②水文条件。在车站地下，存有大量的孔隙潜水，也包含了一部分的弱承压水。孔隙潜水的分布范围主要在填土层，弱承压水分布在粉质黏土夹砾石层内。弱承压水的特点是水量少且分布不均。
1.3基坑的特点
本地铁车站的基坑包含层土的工程力学性质比较差，具有高触变性以及流变性的特点，且支护结构的变位大。在施工的过程中，要求注意车站基坑变形按照二级基坑控制，二级基坑标准段普遍开挖深度为16．7米左右，可以保障基坑地面沉降量一<50mm，支护结构的最大水平位移。<50mm。基坑顶部车辆的动荷载大所以容易加剧基坑的维护结构两侧的偏载现象。
2深基坑围护结构设计分析
2.1围护结构的计算方式
基于提升围护结构设计合理性的目的，一方面需要充分认识到基坑偏载问题，另一方面则需要借助于有限元软件，在此基础上进一步完善围护结构的设计工作。
1)单元计算方式。建立在理正深基坑支护设计软件的基础之上，在其辅助下能够围绕整个围护结构展开单元计算工作，对于坑外的迎土面而言，将其设置为主动土压力的形式，而对于开挖面的下方区域而言，则将其设置为矩形均匀分布的形式，此外，内支撑刚度必须达到工程相关标准。基于全面提升围护结构稳定性的目的，应当明确抗渗流指标的具体值，以基坑南北侧围护结构为基础，由此得到内力包络图。考虑到偏载，同时挖深以及坑顶对应的荷载也有所不同，基坑南、北两侧所对应的设计方式存在差异，就围护桩的变形程度而言，南侧围护桩表现得更为明显。
2)二维有限元数值模拟。借助于二维有限元数值模拟软件，可以围绕南北侧的围护结构展开针对性计算分析，但需要认识到的是，偏载现象会对其造成影响，当后续完成横向支撑的设置工作后，位于南、北两侧的围护桩结构彼此间会产生影响，由于坑顶荷载存在较大的差别，因此，会带来更为明显的偏载问题。经分析后得知，围护结构单元设计虽然具有可行性，但很难精准地反映出围护结构的内力分布情况。在整个设计过程中，采用MidasGTSVEＲ.4.2.0软件在此基础上能够展开有限元分析，重点围绕基坑上方开挖以及支撑结构而展开。以二维模型为基础展开模拟工作，在对维护桩外侧的岩土展开计算时，需要明确可行的操作范围，即以基坑开挖深度为基准，实际范围以该值的2倍为宜。之所以做出这样的选择，是因为基坑周边2倍挖深范围外所造成的影响非常微弱。由此确定模型整体尺寸，对应宽度与高度分别为85、50m。对基坑开挖范围内的土体进行分析得知，其主要以黏性土以及粉质黏土居多，以此为基础为之赋以摩尔－库伦模型相关材料参数。
除上述内容外，在围绕模型展开设计工作时，需要充分考虑到区域内地下水所带来的影响，对所得计算结果进行分析得知，无论是位于基坑南侧的围护桩，还是存在于基坑侧壁的相关土体，二者都表现出了明显的向北偏移现象。考虑到工程的实际情况，发现基坑北侧支护桩的周边存在有河道，同时基坑侧壁的上方土体表现出了明显的向左偏移现象。考虑到上述问题，为了进一步控制基坑偏载对于围护结构所带来的不良影响，在围绕南、北两侧围护桩径展开设计工作时，需要对其计算方法优化处理，可以得知的是，如果以合理的方式扩大北侧围护桩的直径，此时几乎不会对围护结构的变形情况造成任何影响，对此可以适当扩大位于南侧围护桩的直径，此举能够有效解决两侧围护桩偏移过大等不良影响。
2.2基坑支护形式
在本文所探讨的地铁车站工程中，灌注桩是关键围护结构，根据前述计算，最终确定其桩径达到1200mm，坑底嵌固深度则达到25m。基坑整体内支撑体系在竖向上需要使用4道支撑，地表以下为第1道混凝土支撑，在此基础上向下设置第2～4道Φ609mm钢管支撑。对两端盾构工作井下沉段的围护结构进行计算分析，最终确定灌注桩桩体嵌固深度达到28m。
2.3基坑监测过程
基于全面提升基坑围护结构安全性的目的，同时也为了不对周边河道、建筑物造成过大的沉降、变形影响，需要加大力度做好对基坑施工的监测工作，制定符合本基坑工程特点的信息化施工方法，在整个施工过程中应以实际情况为基准，根据开挖阶段做好实施方案以及进度的调整工作，整个监测工作需要充分覆盖到围护桩位移、地表变形等多个方面内容。通过监测得知，所得基坑围护桩实际位移与前期所展开的有限元分析结果基本一致。具体来说，对于基坑南侧的围护桩结构而言，其桩顶与桩身对应的计算位移值分别对应为22.56、32.57mm，通过实际监测得知，二者对应的实际值为18、29mm。此外，对北侧围护桩结构进行分析，就位移现象而言，桩顶与桩身对应的计算值为19.69、10.56mm，通过实际监测得知，二者对应的实际值为8、11mm。总体来说，实际发生的位移相对较小，基坑围护结构的整体稳定性良好。除此之外，诸如支撑轴力等都可以控制在合理范围内。
2.4工程设计措施
基于二维有限元分析为指导采取合适的工程控制措施，降低因基坑偏载所产生的不良影响，确保基坑工程安全有效。1)加大位于基坑南侧的围护桩刚度，此举可以通过扩大咬合桩桩径的方式来实现，当其直径达到了Φ1200mm水平时，无论是强度还是变形程度，都可以达到工程所提出的控制标准;在上述基础上，还可以减少围护桩配筋量，此时成本投入并未增加，但所带来的位移控制效果却更为良好，对于整个基坑支护体系而言，偏位现象也得到了有效的控制。2)引入双轴水泥土搅拌桩，用其对北侧河岸土体进行加固处理，所形成的加固深度应达到7m，宽度为4m，在施工过程中需要将间距控制为3m，以此抵抗基坑发生侧向位移，提升围护结构的被动土压力抗力。3)考虑到基坑两侧围护桩变形程度差异明显，极容易造成支撑轴向受力状态的失衡，进一步造成钢支撑滑脱等问题。对此，需要对支撑中部区域补充竖向支点，增加一排钻孔灌注桩中立柱，在此基础上向其中置入钢结构立柱。基于此方式，能够有效地控制支撑的挠曲变形，使整个支撑体系的稳定性进一步提升。4)细化混凝土支撑、钢结构支撑的连接节点设计，确保其整体工作的可靠性。5)确保现场动态信息化施工，开挖期间以所得到的基坑监测数据为指导，及时对施工方案、工艺步骤进行优化、调整，合理调整施工进度。
结语
综上所述，本文以某地铁偏载深基坑为背景，围绕其围护结构设计工作展开探讨，提出一系列合理、可行的工程设计措施。在实际施工过程中，工程设计人员还应考虑到软土地层中大直径围护桩施工质量控制等问题，并以此为出发点对相应设计方案进行细化调整。
参考文献
[1]黄健,张兴刚.地铁车站超深基坑的围护结构设计[J].铁道标准设计,2008,000(008):101-103.
[2]胡凯.地铁车站超深基坑的围护结构设计[J].建筑工程技术与设计,2015(11).