摘要：在城市軌道交通建設中，結構設計方案常涉及到大尺寸開洞結構的受力問題，如盾構施工豎井、軌排工作井等。此類結構由于受吊裝構件的特殊要求，對其支護形式有一定的限制，即在較長的范圍內不能設置內支撐，結構設計均優先考慮基坑支護獨立受力設計方案。結合武漢地鐵2號線一期工程金色雅園站軌排井的實際設計經驗，對軌排井支護結構的選擇及其要點進行了分析，為類似工程設計提供參考和依據。

　　關鍵詞：軌道交通,軌排井,圍護結構,主體結構

　　在軌道交通建設中，軌排均需通過軌排井由地面吊入一定深度的隧道內，鋼軌每節長度一般為25m，為滿足鋪軌需要，單個軌排井井口預留開洞的凈長約28m，凈寬需約5.0m左右。目前對軌排井段的結構設計均優先考慮基坑支護獨立受力設計方案，鑒于軌排井基地吊裝構件要求，在較長的范圍內不能設置支撐，一般采用“桁架式”懸臂圍護結構、圍護墻+錨索結構等形式，武漢長江一級階地為典型軟土地區，基坑開挖分為內淤泥層及粉土、粉砂互層較厚，采用懸臂結構必然造成較高的工程造價，且安全性也較難保證;而在高地下水及淤泥地層施工錨索困難、錨固力也較難保證及施工錨索造成的地下障礙物給周邊地塊開發帶來很大限制，武漢建委明確規定需要取得地塊業主同意。根據武漢軌道交通2號線一期工程金色雅園站工程地質條件、水文地質條件及錨索不可侵入周邊地塊要求，設計研究軌排井的支護結構采用臨時開挖圍護+內支撐及主體結構外擴形成桁架框架體系共同受力的設計。

　　1、工程概況

　　武漢軌道交通2號一期工程金色雅園站位于金雅二路中段沿金雅二路下方布置，車站設置存車線，為地下兩層島式站臺車站，結構外包全長530.2m，標準段寬18.5m，標準段基坑深度約16.1m。根據總體設計及工程籌劃的要求，在車站北端設置軌排基地，車站北端頂、中板均預留了2個28m×7.75m的軌排井兼做盾構始發井，待鋪軌完畢后封孔處理。

　　2、工程地質及水文地質

　　金色雅園站位于金雅二路中段金色雅園小區內，周邊為建成及在建建筑，場地屬長江沖積一級階地，車站地層從上至下依次為：(1-1)層雜填土、(3-1)a層粘土、(3-1)層粘土、(3-3)層淤泥質粉質粘土、(3-4)層粉質粘土夾粉土、粉砂、(3-5)粉質粘土、粉土、粉砂互層，車站底板位于(3-4)層粉質粘土夾粉土、粉砂。地質參數見表1。

　　地下水類型為潛水及微承壓含水層，其中：潛水主要賦存于(1-1)雜填土層，穩定水位埋深為1.2～4.3m;微承壓含水層主要賦存于(3-4)層粉質粘土夾粉土、粉砂，(3-5)層粉質粘土、粉土、粉砂互層中，與長江、漢江具有一定的水力聯系，承壓水水頭約為地面以下4.65m.

　　3 、軌排井的支護結構設計

　　3.1 支護結構方案

　　根據以上工程地質、水文地質條件及周邊環境要求(周邊地塊業主不同意采用錨索影響其后期開發)，本工程不具備圍護結構+錨索的支護方案的條件，且地層存在較厚的淤泥質軟土及承壓含水層的粉土、粉砂層，地下水水位較高，軌排井處基坑深度達到了17.8m采用懸臂式工字型地下連續墻投資較高，軌排井的支護設計不具備優先考慮基坑支護獨立受力設計方案，因此研究后確定采用臨時開挖圍護+內支撐及主體結構外擴形成桁架框架體系共同受力的設計方案，其中基坑開挖期間根據武漢地區的施工經驗推薦采用800mm地下連續墻+豎向4道鋼支撐方案具體見圖1圍護結構橫剖面圖;軌排井使用階段通過基坑外擴在主體結構側墻上增設3道水平框架和4道豎向框架，地下連續墻與底板、側墻和框架組成空間受力體系，共同承擔軌排孔使用期間的各種荷載，具體見圖2 結構橫剖面圖。

　　3.2支護結構計算分析

　　1)基本概況

　　擬定結構尺寸：側墻厚度800mm，水平向加強深梁高4750mm，寬1000mm，豎向肋梁高4750mm，寬1100mm。頂面覆土3.75米，水位取到地面計算。具體見圖3 結構計算圖。

　　2)計算分析

　　軌排井結構是三維空間受力體系，應采用三維空間板、梁模型進行計算，并輔以二維平面框架驗算。二維平面框架取最不利的軌排孔跨中斷面，水平框架以彈性支座模擬，支座剛度取框架跨中撓度倒數。平面計算的缺點是不能完全考慮豎向、水平框架與底板、側墻和地下連續墻的共同作用，無法精確反映軌排井結構受力，內力計算數值大，不經濟;優點是直觀簡潔，有利于概念設計和初步確定結構受力數量級和結構構件尺寸。

　　軌排井結構空間有限元計算可以實現水平、豎向結構體系相互作用的自動計算，避免了對水平框架側向剛度的近似模擬，可以得到相對精確的內力結果，有利于工程安全和節約造價。

　　4、結語：

　　目前，該站軌排井已經鋪軌完成，經受了大跨度、高水壓的考驗，通過本站軌排井支護結構設計和實施取得了以下經驗：

　　1)對于需要在結構上預留較大洞口的情況，采取結構本身加強及設置環框的形式，也可以解決這一特殊要求，相對于傳統的軌排井段懸臂支護結構、圍護墻+錨索等基坑支護方式，本支護結構設計通過采取分不同施工工況采取不同的支護形式，很好解決基坑開挖和軌排井使用期的結構受力安全問題，減少了對周邊地塊開發的影響。

　　2)軌排井的軌排孔是大跨度結構，設計難度大，設計過程中，個方應密切合作，按照“保證功能、安全適用、經濟合理”的原則確定設計標準和設計方案。

　　3)本站軌排井主要結合盾構端頭井設置，如有條件時可以分開設置，進一步優化軌排孔的尺寸，初步核算可優化28.0m×3.5m,可以減少基坑外擴量，節約工程投資。

　　4)在城市軌道交通中由于錨索采用會給周邊后期工程的建設遺留地下障礙物影響后期施工，城區中城市軌道交通基坑支護設計應慎重考慮采用該支護形式。

　　參考文獻：

　　[1]施仲衡、張彌、宋敏華等，《地下鐵道設計與施工》西安;陜西科學技術出版社，2006

　　[2]胡云峰，《地鐵車站增設軌排孔方案比選及實施》地下工程與隧道，2011年第3期。