地鐵車站基坑支護方案優(yōu)化設計

地鐵車站基坑支護方案優(yōu)化設計

關(guān)鍵詞：地鐵站；地下停車場；支撐體系的優(yōu)化。1.基坑支護結(jié)構(gòu)杭州地鐵秋濤路站為地下兩層雙跨島式車站,地下一層站廳層,地下二層站臺層。車站底板埋深約17.5m,基坑支護采用1000@750鉆孔咬合灌注樁,樁長33米。內(nèi)設609mm,t=16mm的鋼管支撐,豎向設6道,縱向間距4m。南京地鐵許俯巷站采用地下連續(xù)墻做圍護結(jié)構(gòu),基坑端頭開挖深度17.5m,標準段坑內(nèi)設置4道609鋼支撐。南京地鐵茶亭站基坑開挖深度16.5~16.8m,圍護采用600mm連續(xù)墻,設置4道609×14mm鋼支撐,圍檁采用2I40c。廣州地鐵某車站主體明挖結(jié)構(gòu)分為兩段,南側(cè)、北側(cè)基坑基坑均采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐作圍護結(jié)構(gòu),基坑北側(cè)最下一道支撐為預應力錨桿。原設計采用沿基坑豎向設三道鋼圍檁及609×14mm的鋼支撐(局部深處為四道鋼支撐),在端部和角部采用斜撐,支撐較長處中部設600鋼支撐臨時立柱。2.混凝土施工質(zhì)量問題支撐體系應該方便基坑結(jié)構(gòu)施工,不但要達到確保整個施工過程中基坑穩(wěn)定的目的,還應該便于基坑開挖及后續(xù)結(jié)構(gòu)施工作業(yè)。目前我公司施工遇到的地鐵明挖均為圍護樁結(jié)合內(nèi)支撐體系,如杭州地鐵秋濤路站、南京地鐵許俯巷站、南京地鐵茶亭站。秋濤路站、許俯巷站已經(jīng)完成基坑支護和結(jié)構(gòu)施工,支護均達到預期效果。通過施工可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)支撐體系嚴重干擾土建結(jié)構(gòu)施工,并且存在諸多后續(xù)問題。作為臨時支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐對后續(xù)永久結(jié)構(gòu)的施工有較大影響,尤其是防水卷材、鋼筋搭接空間,施工縫設置以及結(jié)構(gòu)砼澆鑄質(zhì)量。杭州地鐵秋濤路站采用咬合樁+內(nèi)支撐作圍護結(jié)構(gòu),基坑豎向設置6道鋼支撐,內(nèi)襯墻厚600mm,鋼圍檁采用2I45a,受圍檁影響,施工時基坑外側(cè)鋼筋全部斷在圍檁下,無法按照規(guī)范要求錯開鋼筋接頭,只有采用鋼筋聯(lián)結(jié)器來接長鋼筋,增加了工程造價。南京地鐵茶亭站端頭井采用連續(xù)墻加鋼圍檁的結(jié)構(gòu)型式,受圍檁影響,基坑外側(cè)鋼筋也要采用鋼筋聯(lián)結(jié)器接長的方式,事實上采用連續(xù)墻圍護,連續(xù)墻的無論從剛度還是從整體性上講都遠優(yōu)于各種樁墻,連續(xù)墻內(nèi)的分布鋼筋可以抵抗橫向彎矩,因此可以取消圍檁,而直接采用預埋鋼板的方式,南京地鐵許俯巷全部采用在連續(xù)墻上預埋鋼板,沒有采用圍檁,施工的安全、進度也得到了保證。在目前采用內(nèi)支撐體系的基坑開挖土方作業(yè)中,施工時為達到機械化施工目的,均有開挖土方與架設支撐沖突的矛盾,按照設計的支撐間距、高度要求則無法滿足機械施工作業(yè)面,因此出現(xiàn)施工中架設支撐時間遠遠滯后于土方開挖,增大了基坑安全隱患,存在冒險施工的現(xiàn)象。另一方面,內(nèi)支撐體系限制了機械施工。支撐位置在考慮基坑安全計算要求的前提下,內(nèi)支撐圍檁托架位置需要接近永久結(jié)構(gòu)梁板位置,限制住了施工縫位置,該部位集中布置防水、鋼筋等,造成防水卷材搭接長度與鋼筋預留接駁器位置重合,卷材搭接長度及搭接施工質(zhì)量保證難度大大增強,如果采用錨桿體系,可以確保防水接茬任意布置,遠離鋼筋、施工縫,可以保證理想的防水效果。內(nèi)支撐接近梁板,尤其是平面位置與結(jié)構(gòu)柱重合,在梁柱施工中避讓支撐,結(jié)構(gòu)鋼筋預留位置無法完全確保結(jié)構(gòu)要求的鋼筋錨固長度,造成臨時結(jié)構(gòu)體系影響永久結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量。內(nèi)支撐體系要求在基坑內(nèi)部設置環(huán)狀圍檁,圍檁的設置與永久結(jié)構(gòu)側(cè)墻位置重合,由于支撐位置限制施工縫,側(cè)墻澆筑高度一般在支撐下方1m左右,在滿足鋼筋連接要求下,砼澆鑄時,由于鋼筋頂在支撐下方,操作人員無法下到墻體內(nèi)部進行振搗,砼的灌注位置只能在模板上端,砼澆鑄落差大,離析現(xiàn)象難以避免,結(jié)構(gòu)澆鑄后的實體質(zhì)量無法保障。對照錨桿支撐體系,上述問題完全可以避免。如果設置內(nèi)支撐,在確?；臃€(wěn)定的前提下,各層支撐設在永久結(jié)構(gòu)各層梁板的上方100cm以外較為合理,這樣能夠確保接縫各工序施工質(zhì)量及操作空間。通過計算和研究分析,廣州地鐵某車站內(nèi)支撐采用I50c型鋼作為支撐桿件,支撐位置在基坑-1m、-8m、-11m處,局部在-14m增設了第四支撐,同層支撐間距3m,從而保證了施工操作空間和各工序的施工質(zhì)量。3.支撐軸力的確定廣州地鐵某車站采用I50c作為支撐桿件和圍檁,通過統(tǒng)一支撐桿件與圍檁的材料形式,減少現(xiàn)場二次加工工作量,利于施工采購、加工。I50c支撐結(jié)構(gòu)斷面匹配較為合理,內(nèi)支撐體系整體性得到加強。部分地鐵車站選擇鋼管作為支撐桿件,截面抗彎模量優(yōu)于I字型鋼,但圍檁高度加大,增大圍檁自身荷載,內(nèi)支撐整體性降低?？蓪蓚€I字型鋼組裝成單一桿件,加大了支撐的截面面積,從而增加I字型鋼的抗彎模量,通過計算也滿足了壓桿穩(wěn)定的要求?；油练介_挖前通過千斤頂施加支撐軸力,千斤頂對稱布置在桿件兩側(cè),統(tǒng)一按給定數(shù)值施加軸力。角部支撐的牛腿施工時必須考慮施加軸力的作業(yè)面,確保斜向布置支撐兩側(cè)有頂進設備的工作面?；渔i定支撐軸力采用特制鋼楔,鋼楔與支撐、牛腿相互焊接固定?；颖O(jiān)測數(shù)據(jù)表明,雖然開始軸力有一定偏差,但最終同一層支撐軸力之間差距不大。分析該現(xiàn)象是由于圍護樁受壓后產(chǎn)生不同變形,最終形成整體穩(wěn)定。4.支撐體系安全性分析通過對基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)分析,監(jiān)測實際數(shù)值與設計警戒值差距較大,說明支撐體系是安全的,同時也說明該支撐體系與設計受力狀態(tài)有較大距離,尚有安全余量。5.支護材料的選擇我國幅員遼闊,國內(nèi)各城市地鐵建設各有差別,車站深基坑施工尤其受到地質(zhì)情況影響,對于北方普遍土層含水量較小、地下水位較低的基坑支護,若場地條件允許可采用放坡開挖,也可結(jié)合錨桿等支撐形式進行優(yōu)化。并且施工單位也積累了一定支撐材料,施工中選擇利用施工單位現(xiàn)有材料,對于總體造價的降低有一定的積極作用。內(nèi)支撐體系中材料形式變化使施工單位一次性投入加大。6.基坑結(jié)構(gòu)的選