劉 亞 瓊

(鄭州市軌道交通有限公司，河南 鄭州 450000)

某地鐵車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁徑優(yōu)化設(shè)計(jì)

劉 亞 瓊

(鄭州市軌道交通有限公司，河南 鄭州 450000)

以某地鐵明挖車站工程為例，結(jié)合主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁的情況，選用常用的直徑800 mm和1 000 mm的樁型進(jìn)行計(jì)算，在滿足圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力及變形的條件下，通過樁徑、樁間距、配筋、變形等進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，最終選取了車站的圍護(hù)樁為1 000 mm鉆孔灌注樁，優(yōu)化了設(shè)計(jì)。

地鐵車站，圍護(hù)結(jié)構(gòu)，樁徑，數(shù)量

1 概述

本車站采用明挖法施工，基坑深度在16 m～19 m之間，基坑開挖深度范圍內(nèi)的土層主要為粉土層、粉土層、粉土層、粉土層、粉土層、粉土層。根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》和本站間周圍環(huán)境條件、基坑深度，確定本站基坑等級(jí)為一級(jí)，地下水位為22 m。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁，鉆孔樁φ1 000@1 400，基坑兩側(cè)端頭井鉆孔樁深26.55 m，其余地段鉆孔樁深22.76 m(局部24.76 m)?；訑嗝嫣庁Q向均設(shè)三道支撐。鋼支撐采用φ609鋼管，壁厚t=16 mm，第一道支撐水平間距為6 m，第二、三道支撐水平間距為3 m。樁頂設(shè)有鋼筋混凝土冠梁，斷面尺寸為1 400 mm×800 mm，第二、三道支撐處設(shè)鋼圍檁，鋼圍檁采用2Ⅰ45c。鋼筋混凝土保護(hù)層：鉆孔樁主筋保護(hù)層厚度為70 mm，冠梁主筋保護(hù)層厚度為50 mm。同時(shí)，選用鉆孔樁φ1 000@1 500,φ800@1 200進(jìn)行比選。

2 計(jì)算模型

圍護(hù)結(jié)構(gòu)按平面問題進(jìn)行分析，按彈性地基梁法進(jìn)行內(nèi)力和位移計(jì)算。本設(shè)計(jì)按“增量法”原理模擬施工開挖、支撐和回筑的全過程進(jìn)行計(jì)算，計(jì)入了“先變形、后支撐”對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)在施工階段，按施工過程進(jìn)行受力計(jì)算，開挖期間圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為支擋結(jié)構(gòu)，承受全部的水土壓力及地面超載。計(jì)入支撐作用時(shí)，考慮了支撐設(shè)置時(shí)墻體已有的位移和支撐的彈性變形。荷載取值及其分項(xiàng)系數(shù)按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》確定，施工期間地面超載均按20 kPa考慮。施工階段圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最大變形控制取30 mm和0.2%H的小值，即30 mm，地面沉降不大于0.15%H。根據(jù)受力分析模擬實(shí)際施工過程，遵循“先變位，后支撐”的原則，在計(jì)算中計(jì)入結(jié)構(gòu)的先期位移值及支撐變形，采用理正深基坑7.0軟件進(jìn)行計(jì)算。按照彈性法、經(jīng)典法分別選取模型進(jìn)行計(jì)算。

3 不同樁徑計(jì)算比選

本車站計(jì)算土層參數(shù)根據(jù)《軌道交通巖土工程勘察報(bào)告》(詳勘)取值。

按照1 000 mm樁徑，標(biāo)準(zhǔn)斷面樁間距為1 400 mm、端頭井?dāng)嗝鏄堕g距為1 400 mm、局部加深斷面1 400 mm分別進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，并分段配筋。

按照1 000 mm樁徑，標(biāo)準(zhǔn)斷面樁間距為1 500 mm、端頭井?dāng)嗝鏄堕g距為1 400 mm、局部加深斷面1 400 mm分別進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，并分段配筋。

按照800 mm樁徑，標(biāo)準(zhǔn)斷面樁間距為1 200 mm、端頭井?dāng)嗝鏄堕g距為1 100 mm、局部加深斷面1 100 mm分別進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，并分段配筋。

4 工程樁數(shù)量及造價(jià)對(duì)比

1)1 000 mm直徑樁數(shù)量。

端頭井和局部加深段樁間距為1 400 mm，標(biāo)準(zhǔn)段為1 400 mm時(shí)1 000 mm直徑樁數(shù)量見表1。

表1 1 000 mm直徑樁數(shù)量(一)

端頭井和局部加深段樁間距為1 400 mm，標(biāo)準(zhǔn)段是1 500 mm時(shí)1 000 mm直徑樁數(shù)量見表2。

表2 1 000 mm直徑樁數(shù)量(二)

2)800 mm直徑樁數(shù)量見表3。

3)工程樁造價(jià)對(duì)比見表4，表5。

表3 800 mm直徑樁數(shù)量

5 結(jié)語

通過對(duì)該車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同樁徑和樁間距的對(duì)比研究：

1)樁水平位移和沉降量的對(duì)比。

當(dāng)采用1 000 mm樁徑時(shí)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)段最大水平位移為14.62 mm，最大沉降量為17 mm；對(duì)于端頭井處最大水平位移為21.82 mm，最大沉降量為22 mm；對(duì)于局部加深段最大水平位移為15.97 mm，最大沉降量為19 mm。最大水平位移均小于0.15%H(H為基坑深度)，且小于30 mm；最大沉降量均小于0.15%H。

當(dāng)采用800樁徑時(shí)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)段最大水平位移為22.17 mm，最大沉降量為24 mm；對(duì)于端頭井處最大水平位移為23.73 mm，最大沉降量為22 mm；對(duì)于局部加深段最大水平位移為26.01 mm，最大沉降量為27 mm。最大水平位移達(dá)到了限制的邊緣(限制為0.15%H和30 mm的最小值，H為基坑深度)，最大沉降量也達(dá)到了限制的邊緣(限制為0.15%H，H為基坑深度)。施工難度加大，參數(shù)難以控制，從而在一定程度上影響施工工期。

表4 標(biāo)準(zhǔn)段為1 000 mm@1 400 mm的樁徑與800 mm@1 200 mm的樁徑對(duì)比

表5 標(biāo)準(zhǔn)段為1 000 mm@1 500 mm的樁徑與1 000 mm@1 400 mm的樁徑對(duì)比

2)工程造價(jià)上的對(duì)比。

通過工程造價(jià)對(duì)比，采用1 000 mm直徑(標(biāo)準(zhǔn)段樁間距為1 400 mm)的樁的造價(jià)比采用800 mm直徑的樁多55.904萬元，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用1 000 mm直徑(標(biāo)準(zhǔn)段樁間距為1 500 mm)的樁比采用800 mm直徑的樁的造價(jià)多13.466萬元，在整個(gè)土建造價(jià)中占據(jù)比例非常小，但在基坑的水平位移和沉降量的控制上，1 000 mm直徑的樁的效果遠(yuǎn)大于800 mm直徑的樁，安全上更能保證。

綜合各方面因素考慮，推薦采用1 000 mm直徑的樁，端頭井處和局部加深段采用樁間距1 400 mm，標(biāo)準(zhǔn)段采用樁間距1 500 mm。

On optimal design for pile diameter of main enclosure structure of some subway station

Liu Yaqiong

(ZhengzhouRailwayTrafficCo.,Ltd,Zhengzhou450000,China)

Taking some open excavation station as the example, the paper selects common pile types with 800 mm and 1 000 mm pile diameter to undertake the calculation by combining with the adoption of the bored pile at the main enclosure structure, has the technical and economic comparison for the pile diameter, pile distance, reinforcement, and deformation by meeting the demands for the enclosure structural stress and deformation, and selects the bored piles with the diameter of 1 000 mm of the enclosure piles of the station, so it optimizes the design.

subway station, enclosure structure, pile diameter, amount

2015-03-02

劉亞瓊(1982- )，女，碩士，工程師

1009-6825(2015)14-0067-03

TU473

A