摘 要:广州市五山路地铁车站基坑维护结构采用800ｍｍ地下连续墙,通过优化计算分析确定700ｍｍ地连墙完全可以确保基坑安全,而且对主体结构的影响进行了计算分析。计算结果证明采用700ｍｍ地连墙不仅确保基坑安全而且节约了资金,经济效益相当显著。
关键词:基坑维护;地下连续墙;优化分析
1 工程概况
五山站位于华南农业大学正门以南的粤汉路上,呈南北向。南端为岳洲路,岳洲路是该地段的唯一交通干道,交通繁忙。车站心里程为支ｙｃｋ2+747.5,北端里程ｙｃｋ2+681.5,南端终点里程为ｙｃｋ2+813.5。南面周边和局部二边有7～9层的建筑物(均为预制方桩基础,桩长约为8.3ｍ～26.7ｍ)距离约4～10ｍ左右,基坑保护显得至关重要。车站有效站台台中心地面标高28.8ｍ,车站轨面标高14.18ｍ为支起点车站底板埋深17.70ｍ。车站为二层车站东、(图1)。西、二跨的钢筋混凝土框架结构。
2优化计算
2.1 优化概况
五山路地铁车站基坑开挖深度ｈ为17.87ｍ,基坑周围ｈ范围内存在使用的大型建筑物、管线等,依据广州地铁基坑变形控制保护等级标准,确定本基坑保护等级为一级,故重要性系数为1.1。WWw.11665.Com一级基坑要求保证围护结构的最大水平位移小于30ｍｍ。地面沉降控制值为0.15%ｈ(27ｍｍ)。选用理正深基坑设计软件ｆ-ｓｐｗｖ4.21对基坑进行优化。五山路地铁基坑开挖深度为17.87ｍ,采用厚度为700ｍｍ的地下连续墙围护结构,由于结构底板绝大部分位于花岗片麻岩全风化层与强风化层中,岩土力学性能好,故墙嵌固深度采用5.5ｍ,墙顶标高为0ｍ。计算时考虑地面超载25ｋｐａ。基坑支撑布设如图2。
2.4 计算结果与分析
对于五山路地铁车站设计优化,采用厚度为700ｍｍ的地下连续墙加内支撑方案,由于车站底板绝大多数位于花岗片麻岩全风化与强风化层中,岩土力学性能良好,墙嵌固深度采用5.5ｍ。个别地质条件稍差的位置,在施工图设计时可适当加厚地下连续墙。受主体层板控制,内支撑垂向位置基本不变,水平间距采用3ｍ。从基坑优化计算成果表可以看到,基坑地下连续墙水平位移都小于30ｍｍ,安全系数大于1.5,所以基坑是安全可靠的。
3 基坑方案优化对结构影响
3.1 主体结构布置
根据车站总体建筑布置,结合沿线地形及地质条件综合考虑,本车站采用钢筋混凝土框架结构。车站中间公共区采用二层双跨的箱形钢筋混凝土结构;车站南北两端设备及管理区采用二层多跨的箱形钢筋混凝土框架结构。
本站顶板覆土厚约2.3ｍ,顶板为密肋梁、中板、底板为横向单向板。延纵向轴线(柱位)处设纵向大梁。为减少配筋量,板、梁支座部位在满足其它专业对结构静空要求的前提下加腋。③～ 轴中板、底板厚度分别为650ｍｍ、1500ｍｍ。密肋梁700×1400,间距1500,板厚500。本站地下水位高,顶板覆土为2.3ｍ,侧墙顶需设抗浮压顶梁。中柱轴力比底板浮力略小,对比设中柱下抗拨桩与不设抗拨桩,不设抗拨桩时各层跨结构板内力所增大。但考虑到站址处地下水位较高,水量大,地质差,抗拨桩施工困难,结构考虑不设抗拨桩。
3.2主体结构主要尺寸的拟定
采用材料:车站主体结构梁、板及内衬墙采用ｃ30混凝土,ⅰ、ⅱ级钢筋现浇,抗渗等级ｓ8;主体结构主筋砼保护层厚度,底板迎水面50ｍｍ、底板背水面35ｍｍ,顶板迎水面45ｍｍ,车站内结构30ｍｍ;车站主体结构柱站厅层。设备层采用ｃ40混凝土,站台层采用ｃ50混凝土,ⅰ、ⅱ级钢筋现浇。
结构主要尺寸如下:中间公共区(3～16轴):顶板密肋深700×1400,间距1500,板厚500;底板厚度1000;中板厚650;侧墙厚800;柱断面1000×1000。
3.3 主体结构计算模式
初步设计公共区截面计算简图见图3,图3计算模型考虑围护桩与主体共同抵抗土压力,水压力。各杆件截面见图3。
顶板荷载ｑ1=自重+覆土重+车载=1.2×25×0.95+1.2×20×2.3+1.4×20=116.2ｋｎ ｍ
中板荷载ｑ2=自重+装修+活载=1.2×25×0.65+1.4×8+1.2×2+1.2×25×4×0.2=39.1ｋｎ ｍ2
底板取水压力ｑ3=水压力-自重=10×(16.67-1)-25×(0.9+1.5)=106.7ｋｎ ｍ2,计算弯矩图见图4:
各构件配筋受正常使用极限状态控制(裂缝宽度)。人防(六级)荷载、地震荷载、温度、砼收缩非配筋决定因素。
3.4围护结构方案优化对主体结构影响
(1)原初步设计围护结构为800ｍｍ厚连续墙,计算简图如图3,内力计算结果见图4。
(2)围护结构方案连续墙厚度优化为700ｍｍ厚连续墙,计算简图除连续墙厚改为700ｍｍ外,其余同原方案,详见图5,内力计算结果见图6。对比图4与图6可见,围护结构方案优化对主体结构受力影响很小。变化后的内力对原主体结构截面与配筋没有影响。
结构计算围护结构(地下连续墙)厚度由初步设计时的800ｍｍ厚减薄为700ｍｍ,经验算,地下连续墙厚度的减少对主体结构受力的影响不大,不影响原主体结构的设计。
4 结论
依据该车站地质情况对基坑维护结构进行了优化,同时分析了优化后的维护结构对主体结构的影响。分析结果表明700ｍｍ地下连续墙不仅安全经济而且对主体结构影响甚小。该优化措施可以在类似工程中采纳使用。
参考文献:
[1] 广州市轨道交通三号线详细勘察阶段岩土工程勘察报告[ｒ].五山站广东省重工设计研究院,2002.5
