熊波
广东省重工建筑设计院有限公司 广东广州 510000
摘要：地铁车站一般会深埋于地下，车站主体整体位于地下水位之下，在这种情况下，需要对车站承载能力、正常使用极限进行设计，对浮力工况进行计算，尤其是在一些地下水位相对比较高的地区，车站主体抗浮验算、设计必不可少。针对地铁车站来说，合理的处理好抗浮问题，制定有效的措施，能够保证地铁车站在使用期间的安全度与可靠度，为城市建设实现更好的发展提供支持。
关键词：地铁；车站结构；抗浮设计；研究分析
随着我国城市化进程的不断加快，交通问题日益严重，如何缓解繁重的交通压力，是城市建设的重要难题。地铁建设能够充分利用地下空间资源，为城市的发展提供了可延伸空间，一定程度上能够影响地面交通规划布局，能够较好缓解交通压力。但是由于城市中大部分车站都修建于地下，地下水引起的结构上浮，会造成较为严重的安全问题，引发各种工程事故，严重影响地铁的运营和施工。因此，当前有必要对车站的抗浮问题进行研究。
一、抗浮设计必要性
地铁车站出现上浮的主要原因是由于其自身结构重量、车站侧壁摩擦力与水浮力相比较小导致的，在车站自重无法抵抗地下水浮力的情况下，车站就会出现上浮的情况，进而造成结构出现变形，地下车站无法实现正常的运行[1]。因此，为了解决上浮的问题，需要开展相关的抗浮设计和处理。在抗浮设计中，主要包括整体、局部两个方面的抗浮验算，通过整体上的抗浮验算，能够确保车站不会出现整体上浮的情况，但是却无法保证底板不出现变形、开裂等问题，而局部的抗浮验算可以保证底板局部不出现变形等问题。
二、地铁车站抗浮设计措施
（一）施工阶段
在施工阶段主要采用的为临时抗浮措施，具体方式是利用将地下水位高度进行降低的形式，将浮力减小。针对施工阶段的抗浮工作，主要可以通过以下几个方面实现：一，需要在车站范围将降水井、排水沟进行有效设置，保证地下水位能够降到底板以下，进而将浮力减小。并且在降水减压的过程中，需要注意不能够造成周围的地层出现下沉情况。二，可以对底板进行合理设计，如在底板中设置一些临时的泄水孔，通过这类方法将浮力进行减小。三，临时在底层结构上增加压重，如填砂、充水等。一般情况下，在地铁车站施工阶段中采用的抗浮措施，主要为基坑外、基坑内降水，将水位维持在基底以下，一直到顶板覆土回填完毕再停止降水[2]。
（二）使用阶段
在使用阶段中使用的抗浮方法，主要有四种，具体来说：
一，配重法，该方法属于一种比较常规的抗浮方法，针对地下车站来说，配重法主要具有以下几个优势：能够保证在顶板上加厚覆土；可以实现车站底板的延伸，通过外伸的覆土对压重进行增加；可以增加底板的厚度。在应用配重法采取抗浮措施的过程中，主要有以下两种不同的方式，首先，在地铁车站中，结构大部分都会设在道路下方，想要增加覆土的厚度一般是无法实现的，但是如果能够通过对车站底板进行延伸，就能够将车站中围护结构的范围增加，并且将围护结构、主体之间进行回填压实处理。但是由于地下车站基坑相对比较深，因此实际的施工经常会遇到一些困难，无法达到相关的设计要求，对车站的主体非常不利。并且延伸的位置非常容易导致水浮力受力面积出现增大的情况，在此情况下，对应起压重作用的部分被抵消掉。其次，将底板加厚一般会造成基坑的埋深增加，一旦基坑的埋深增加，水浮力也会对应增加，对于抗浮的效果也被削弱[3]。基于以上的分析，针对配重法来说，从经济学的角度分析，这两种方法都会造成车站建设造价出现增高的情况，但是对于一些地上、地下相结合设计的地铁车站来说，由于车站的基坑相对比较浅，因此可以考虑将该种方法与其他的方法结合在一起使用，以此保证能够实现抗浮的目标。
二，抗拔桩下拉法，该方法的原理主要是利用桩侧摩擦阻力、桩体自身重力情况，提升实际的抗拔力，该种方法中使用的“桩”与一般基础桩有一定不同之处，其具有非常独特的性能，桩体在承受拉力方面、受力情况，会随着地下水位的不断变化而出现变化。针对地铁车站来说，由于其基坑相对比较深，因此在设计中一般会应用机械钻孔灌注桩的方式，抗拔桩一般需要按照浮力大小情况，与车站的框架柱、底纵梁相结合进行合理设计[4]。
但是在应用该方法的过程中，由于抗拔桩、底板相交的位置防水情况比较难保证，所以该方法一般会应用于抗浮梁无法施工并且必须要设计抗浮的情况下。
三，抗浮梁压顶方法，该方法属于地铁车站中相对常规的处理方式，主要是利用车站围护结构，在车站顶板上沿着围护结构进行压顶梁设计，保证车站在受到水浮力出现上浮情况时，车站顶与压顶梁产生一种向下的压力，并且利用车站围护结构自身的重力情况、侧摩阻力，实现抗浮的目的[5]。由于车站围护结构属于一种永久性的支护结构，因此这种方式也是地铁抗浮设计中，经济性、实用性相对比较好的方法，在车站实施抗浮处理的过程中，一般会优先考虑该种方法。
四，抗浮锚桩方法，该方法是近些年在民建中比较常用的一种抗浮方法，一般会是采用高压灌浆相关工艺，将浆液渗透到岩土的裂隙或者是孔隙中。由于锚杆具有的侧摩擦阻力要比抗拔桩更大，并且造价相对比较低，施工起来比较方便，不仅能够非常有效的实现抗浮，同时也保证了施工的经济性。在实际应用该方法的过程中，由于普通锚杆受到拉力作用后，杆体周围灌浆体会出现开裂的情况，因此，钢筋和钢绞线非常容易出现有地下水侵蚀而出现耐久不佳的情况，因此，在应用该方法的过程中，锚杆和底板之间的结点，是防水工作中比较薄弱的一个环节[6]。
三、抗浮设计步骤及具体内容
在实际的抗浮设计之前，需要进行抗浮验算相关工作，主要可以分为以下几个步骤：
1.了解基本概况
需要了解车站工程基坑支护形式，以及主体结构范围内的地质情况，为之后的验算、设计提供支撑依据。
2.抗浮验算
按照上述研究的实际结果，以及车站实施的抗浮方法，开展抗浮方面的验算。抗浮计算按照《建筑工程抗浮技术标准》（JGJ 476-2019）的有关规定，建筑工程抗浮稳定性应符合下式的规定[7]：
G/Nw,k≥Kw
式中：G：建筑结构自重、附加物自重、抗浮结构及构件抗力设计值总和（KN）；
Nw.k：浮力设计值（KN）；
Kw：抗浮稳定安全系数。施工期间甲级1.05、乙级1.0、丙级0.95；使用甲级1.10、乙级1.05、丙级1.00。
结束语：
在经济、社会不断发展的大背景下，为了能够减轻地上交通方面的压力情况，地下轨道交通建设工作，体现出了日新月异的发展和进步，为我国实现更好的发展提供了有力支持。因此，为了保证地铁车站能够更好的运行，需要对抗浮方面的设计进行研究和分析，通过了解抗浮的原因、必要性，采用适合的方法实施抗浮措施。以此保证地下轨道交通能够更加安全、稳定的运行，真正体现出其应有的作用。
参考文献：
[1]王宇博.抗浮水位确定方法的对比分析研究——以长春地铁2号线东延三道村东站为例[J].西北地质,2020,53(04):207-215.
[2]郭红东,郑伟,徐静.兰州市地铁2号线一期工程抗浮防渗水位取值方法分析[J].甘肃科技,2020,36(15):110-112.
[3]林晨.抗浮锚杆在某工程设计中的应用与探讨[J].建筑结构,2020,50(S1):938-942.
[4]王宇博.基于区域数值模拟的抗浮水位研究——以石家庄地铁1号线二期为例[J].铁道勘察,2020,46(03):28-36.
[5]黄俊光,李健斌,秦泳生.超深地下工程抗浮技术的探索[J].建筑结构,2020,50(10):129-134+38.
[6]蔡海艳.乌鲁木齐市地铁2号线高铁新客站抗浮设防水位分析[J].地下水,2020,42(01):63-64.
[7]JGJ 476-2019,建筑工程抗浮技术标准[S].