某地铁车站抗拔桩设计

王 铭 欣

(中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京　102600)



某地铁车站抗拔桩设计

王 铭 欣

(中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京102600)

以某地铁车站为例，介绍了该车站所在区域的地质条件，针对车站抗浮不满足规范要求的情况，提出了设置压顶梁及抗拔桩同时参与抗浮的设计方案，通过计算分析，指出该方案的采用可满足车站的抗浮要求。

地铁车站，抗拔桩，抗浮

20世纪50年代以来，随着我国城市轨道交通行业的蓬勃发展，在参考国内外既有工程经验及改革创新的过程中，城市轨道交通设计日趋规范、成熟。包括车站基坑围护设计，车站梁、板、柱设计及优化，车站抗震及风险专项设计等等在内的结构设计，在城市轨道交通发展过程中逐渐规范、成熟。本文为车站压顶梁参与抗浮不满足规范要求的情况下，采用抗拔桩共同作为抗浮措施参与抗浮的设计。

1　工程概况

车站为11.5 m岛式车站，设有单渡线，标准段采用单柱双跨(局部双柱三跨)地下2层现浇框架结构，标准段宽度20.6 m，总长290.6 m。车站覆土深度1.3 m～4.1 m，中心里程处覆土约3.0 m。

2　地质条件

①-1杂填土：黄褐、灰褐等杂色，松散～稍密，干燥～稍湿。主要由混凝土、沥青、碎石及少量黏性土等组成，局部地段由泥岩岩块组成。本段内均有分布，层厚0.50 m～17.10 m，为新近回填土，回填时间小于5年，该层均一性差，多为欠压密土，自重固结尚未完成，结构疏松，具强度较低、压缩性高、荷重易变形等特点。④-9卵石土：灰黄色，湿～饱和，稍密～密实为主，局部松散。卵石成分以岩浆岩、变质岩类岩石为主。磨圆度较好，以亚圆形为主，少量圆形，分选性差，一般呈中风化～微风化，少量呈强风化。卵石含量一般为60%～70%，粒径以2 cm～20 cm为主，最大粒径30 cm以上，充填物主要为黏性土、细、中砂及圆砾。⑤-2强风化泥岩：暗红色、紫红色。岩质软，敲击声闷，泥质结构，块状构造。产状一般呈水平状，水平节理较发育，局部地段产状为345°∠34°。岩芯多呈碎块状，少量短柱状，岩芯手可折断。层厚0.30 m～12.50 m，层顶标高447.71 m～506.76 m。根据室内试验，含水率ω=14.2%；天然密度ρ=2.11 g/cm3。设计参数建议值见表1。

表1　设计参数建议值表

3　抗浮计算

3.1抗拔桩参与抗浮前

根据地勘报告，取覆土最浅，地面高程为485.2 m，顶板覆土厚2.254 m处，按每延米进行验算，抗浮设防水位高程为485 m，相对于地面以下0.2 m。车站结构外缘宽24.3 m，高14.27 m。

结构自重：W=2 516.43 kN。

覆土有效重力：G=(0.2×20+2.054×10)×24.3×1=596.322 kN。

水浮力：W水=10×14.27×24.3×1=3 467.61 kN。

不满足抗浮要求,需压顶梁及抗拔桩同时作为抗浮措施参与抗浮。

3.2抗拔桩参与抗浮后

结构自重：W=2 516.43 kN。

覆土有效重力：G=(0.2×20+2.054×10)×24.3×1=596.322 kN。

桩自重:W桩=237.247 kN。

冠梁及压顶梁自重:W梁=55.25 kN。

桩侧摩阻力:W侧摩阻力=822.526 kN。

水浮力：W水=10×14.27×24.3×1=3 467.61 kN。

满足抗浮要求。

4　抗拔桩计算

抗拔桩按使用年限100年进行设计，抗拔桩用轴向拉力设计值计算承载力，用轴向拉力标准值进行裂缝宽度验算，抗拔桩最大裂缝宽度限值为0.20。

于车站后期须凿除围护桩段设置φ1 800抗拔桩，抗拔桩持力层位于⑤-2强风化泥岩层和⑤-3中风化泥岩中，该土层水下钻孔桩的极限侧阻力标准值为：qsik=107 kPa。

则每延米抗拔桩提供的抗拔力设计为：

4.1KBZ1

KBZ1按7.3 m间距进行计算，由计算得：

需抗拔桩提供抗拔力为：

FKB=[1.15×水浮力-(结构自重+覆土重)]×7.3=[1.15×3 368.04-(2 402.32+78.64)]×7.3=10 163.69 kN。

抗拔桩有效长度为：

故取抗拔桩有效长度为15 m，单根抗拔桩轴向拉力标准值为：

单根抗拔桩轴向拉力设计值为：

配筋计算:

抗拔桩强度理论配筋值为：

抗拔桩实际配筋为50E32，As=40 212 mm2，最大裂缝宽度ω=0.187<0.2。

4.2KBZ2(标准段)

KBZ2按9.6 m间距进行计算，由计算得：

需抗拔桩提供抗拔力为：

FKB=[1.15×水浮力-(结构自重+覆土重)]×9.6=(1.15×2 731.56-2 405.55)×9.6=7 063.14 kN。

抗拔桩有效长度为：

故取抗拔桩有效长度为21 m。

单根抗拔桩轴向拉力标准值为：

单根抗拔桩轴向拉力设计值为：

配筋计算:

抗拔桩强度理论配筋值为：

抗拔桩实际配筋为65E32，As=52 260 mm2，最大裂缝宽度ω=0.194<0.2。

5　结语

根据地质勘察报告，车站覆土深度等现有条件，通过计算，车站抗浮不满足规范要求，通过计算，在设置压顶梁的同时，设置抗拔桩参与抗浮，其中KBZ1有效长度为15 m，KBZ2有效长度为21 m，同时进行了配筋计算及裂缝宽度验算。通过以上计算，车站在设置压顶梁及抗拔桩同时参与抗浮的情况下，满足抗浮要求。

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[2]张景花.地铁车站的抗浮设计[J].山西建筑，2010,36(8)：122-123.

[3]袁正如.地下工程的抗浮设计[J].地下空间，2004,24(1)：41-43.

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[5]李广涛.广州地铁暹岗站的抗浮计算分析[J]．隧道建设，2013(33):937-941.

Uplift pile design of the subway station

Wang Mingxin

(ChinaRailway5thSurvey&DesignInstituteGroupCo.,Ltd,Beijing102600,China)

Taking the subway station as an example, the paper introduces the subway station geology conditions. Since the anti-floating doesn’t meet demands, it puts forward anti-floating design scheme of combining setting top beam with uplift pile. Through computation analysis, it finally points out that: applying the above-mentioned scheme can meet anti-floating demand of the subway station.

subway station, uplift pile, anti-floating

1009-6825(2016)08-0111-03

2016-01-05

王铭欣(1987- )，女，助理工程师

U231.4

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