付海平， 喇海檳

(中交隧道工程局盾構(gòu)分公司， 北京100011)

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鋼連梁在地鐵車站深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

付海平， 喇海檳

(中交隧道工程局盾構(gòu)分公司， 北京100011)

【摘要】文章介紹了鋼連梁在南寧地鐵埌東客運(yùn)站深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，并對(duì)臨時(shí)支撐體系中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較，然后通過(guò)對(duì)工期和造價(jià)的分析比較，闡述了鋼連梁在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用推廣的可行性和必要性。

【關(guān)鍵詞】地鐵車站；深基坑；支護(hù)結(jié)構(gòu)；鋼連梁

伴隨著我國(guó)城市建設(shè)步伐的不斷加快，城市地下空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展迅猛，尤其是近幾年來(lái)城市地鐵交通體系高速發(fā)展。而大型地鐵車站往往建設(shè)在人流量大，交通密集的地方。地鐵車站施工勢(shì)必會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)鼐用窠煌ê蜕钤斐捎绊?，如何合理壓縮施工周期，將施工成本優(yōu)化降低，是整個(gè)地鐵工程建設(shè)行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)與難題。

1工程概況

1.1埌東客運(yùn)站工程概況

南寧地鐵埌東客運(yùn)站是南寧市軌道交通一號(hào)線一期工程第22個(gè)車站，為兩層雙島四線車站，車站位于民族大道和楓林路的交叉路口西側(cè)，民族大道為東部進(jìn)入南寧市區(qū)的主要交通要道，車流量密集。站位南側(cè)有埌東客運(yùn)站、南寧市公交總公司瑯東樞紐和景生大酒店；再南側(cè)青林路和仙葫大道南有幾個(gè)發(fā)展成熟的商住小區(qū)；站位北側(cè)為山體；東北象限為在建的大型居住小區(qū)，東南象限為公共綠地。

埌東客運(yùn)站主體結(jié)構(gòu)外包總長(zhǎng)301.200 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度45.000 m，呈東西走向，車站中心處頂板覆土3.405 m，底板埋深17.985 m。埌東客運(yùn)站為地下兩層雙島四線車站，局部三層。車站采用明挖法施工，主體基坑開(kāi)挖擬采用1 000 mm直徑鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐的形式，樁的初擬深度為24.00～29.00 m，車站主體結(jié)構(gòu)底板標(biāo)高為84.50～86.20 m，車站埋深約15.8～24.3 m，頂板覆土為1.7～4.0 m；車站附屬基坑擬采用φ800 mm的鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐的形式。

由于民族大道交通疏解需要，埌東客運(yùn)站主體基坑南側(cè)采用半鋪蓋法開(kāi)挖，鋪蓋板長(zhǎng)303.2 m，寬20 m，厚0.3 m。整個(gè)體系由基坑支護(hù)體系和鋪蓋體系組成，其中基坑支護(hù)體系由圍護(hù)樁、冠梁、橫撐等部分組成，主要用于抵抗基坑周圍的荷載。鋪蓋體系由鋪蓋板、鋪板梁和鉆孔灌注樁立樁組成，主要用于支撐路面荷載(圖1)。鋪蓋考慮三個(gè)主車道、混合車道、一個(gè)人行道的通行，以及施工期間龍門吊的軌道行走。

圖1　鋪蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

1.2工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

埌東客運(yùn)站場(chǎng)地地層主要為填土層，殘、坡積黏性土層和古近系巖層，場(chǎng)地內(nèi)及附近無(wú)地表水，地下水主要為上層滯水和碎屑巖類孔隙裂隙水兩種類型。具體巖土層特征如表1所示。

表1　各巖土層滲透系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值

2支護(hù)結(jié)構(gòu)變更

支護(hù)結(jié)構(gòu)原混凝土連梁設(shè)計(jì)與變更后鋼連梁設(shè)計(jì)比較。

2.1變更背景

由某單位負(fù)責(zé)施工的埌東客運(yùn)站主體基坑開(kāi)挖工程，由于基坑土質(zhì)較硬，開(kāi)挖效率低，同時(shí)，埌東客運(yùn)站地鐵車站采用半鋪蓋法施工，而鋪蓋段設(shè)置的立柱樁混凝土連梁施工周期長(zhǎng)、后期破除難度大，將進(jìn)一步加劇工期壓力，結(jié)合基坑開(kāi)挖過(guò)程中良好的地質(zhì)條件和設(shè)計(jì)驗(yàn)算，在保證基坑安全的前提下，將混凝土連梁變更為鋼連梁。

2.2原支護(hù)結(jié)構(gòu)混凝土連梁設(shè)計(jì)

原基坑支護(hù)設(shè)計(jì)為維護(hù)樁直徑1 000 mm，基坑豎向設(shè)3道(局部4道)內(nèi)支撐，第1道支撐采用鋼筋混凝土支撐，2～4道支撐部分采用φ609 mm，t=16 mm鋼管支撐，斜撐部分采用鋼筋混凝土梁支撐，與之連接的連梁均為混凝土連梁，具體位置及施工大樣如圖2、圖3所示。

圖2　2～3道支撐平面布置

圖3　混凝土連梁大樣

2.3變更后鋼連梁設(shè)計(jì)

變更后的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中立柱樁及格構(gòu)柱上縱向混凝土連梁(東端2道，西端3道)，均改成鋼連梁，具體大樣如圖4。

圖4　鋼連梁大樣

3變更前后工期及經(jīng)濟(jì)比較

工期方面，埌東客運(yùn)站主體基坑土方量較大(約260 000 m3)，主體基坑開(kāi)挖縱向分11個(gè)施工段(因兩端同時(shí)開(kāi)挖，

取一半，計(jì)5.5段)，每施工段混凝土連梁施工，墊層(1 d)+鋼筋綁扎(2 d)+封模板及澆注(1 d)+混凝土養(yǎng)護(hù)(4 d)=8 d，每結(jié)構(gòu)段鋼連梁安裝需要3 d，預(yù)計(jì)每道縱向連梁施工工期節(jié)省5.5段×7 d-5.5段×3 d=27.5 d，主體基坑設(shè)置2道(西端100m范圍3道)縱向連梁，如果混凝土連梁變更為鋼連梁，總計(jì)節(jié)省工期約65 d。同時(shí)，由于混凝土連梁均設(shè)置在鋪蓋段，很大程度增加了后期混凝土連梁鑿除的施工難度和鑿除工期，影響后期結(jié)構(gòu)施工工序銜接，制約了主體結(jié)構(gòu)施工。

經(jīng)濟(jì)方面，通過(guò)計(jì)算的基坑設(shè)置2道(局部3道)混凝土連梁大約需要鋼筋混凝土((256.8+300×2)×2+80.6+103×2)×0.6×0.7=840.084 m3，變更為鋼連梁后大約需要I63a型工字鋼(((256.8+300×2)×2+80.6+103×2))×2=4 000.4 m，因I63a型工字鋼每1 m重121.4 kg，折算為重量大約為4 000.4×121.4/1 000≈485.6 t。參照南寧市行業(yè)行情及業(yè)主當(dāng)時(shí)的合同文件，臨時(shí)混凝土支撐按合同單價(jià)1 501.95元/m3折算，整個(gè)混凝土連梁造價(jià)約為840.084×1 501.95=1 261 764.16元。而按照鋼連梁施工的話，臨時(shí)型鋼支撐單價(jià)為3 397.55 元/t，后期使用完的型鋼按1 300 元/t回收，整個(gè)工程造價(jià)約為485.6×(3 397.55-1 300)=1 018 570.28元，大約可節(jié)省費(fèi)用1 261 764.16-1 018 570.28=243 193.88元。

通過(guò)變更前后比較，不難看出，變更后的鋼連梁施工，既保證了施工的整體進(jìn)度，又取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，無(wú)論是從工期層面，還是從經(jīng)濟(jì)方面均能取得了良好效果。所以在保證深基坑施工安全的情況下，很有必要加強(qiáng)鋼連梁在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

4結(jié)束語(yǔ)

本文選取南寧地鐵1號(hào)線埌東客運(yùn)站具有代表性的工程為背景，結(jié)合周邊所處交通環(huán)境，考慮開(kāi)挖過(guò)程的特殊性(半鋪蓋法)，通過(guò)具體的工程實(shí)例應(yīng)用得出以下結(jié)論：

(1)基坑施工處在交通量大、人流集中地段，要盡可能做到減少開(kāi)挖周期，將對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦纳钣绊懡档阶畹停?/p>

(2)在保證基坑安全的前提下，臨時(shí)支撐體系中，將鋼筋混凝土支撐改為鋼結(jié)構(gòu)支撐更能減少施工時(shí)間且造價(jià)經(jīng)濟(jì)；

(3)應(yīng)加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用與推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司. 南寧市軌道交通1號(hào)線埌東客運(yùn)站車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)[R]. 2012.

[2]GB 50755-2012 鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范[S].

[3]黃振森.新形勢(shì)下鋼結(jié)構(gòu)支撐在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用探討[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2011,9(8).

[作者簡(jiǎn)介]付海平(1986～)，男，本科，工程師，主要從事地鐵車站施工與技術(shù)管理工作。

【中圖分類號(hào)】TU94+2

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

[定稿日期]2015-12-11