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        淺談新型格柵拱架對地鐵車站的支護(hù)作用

        2018-10-22 11:40:46李望蛟李明
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2018年14期

        李望蛟 李明

        摘 要:地鐵的修建帶動了城市發(fā)展,對城市功能的合理布局如城市規(guī)劃、交通、經(jīng)濟(jì)乃至社會環(huán)境等能夠起到重要的作用,加速城市化進(jìn)程。而且由于它自身的優(yōu)勢,如不受地面交通條件影響、運行速度快、時間相對固定等也在城市交通運輸中承擔(dān)越來越重要的角色。

        關(guān)鍵詞:格柵拱架;曲桿構(gòu)件;工程支護(hù)結(jié)構(gòu)

        中圖分類號:TU28 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        0 引言

        地鐵是涵蓋了城市地區(qū)各種地下與地上的路權(quán)專有、高密度、高運量的城市軌道交通系統(tǒng),對緩解城市交通起著決定性的作用,自始建于1863年世界上最早的(也是第一條)地鐵——英國倫敦的大都會地鐵之后,地鐵的修建得到了飛速的發(fā)展,并在近年來成為一個城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的標(biāo)志。

        新型格柵拱架的支護(hù)形式,首先對于整個建筑結(jié)構(gòu)而言,通過采用預(yù)制構(gòu)件和現(xiàn)澆鋼筋混凝土層組成整個初期支護(hù)結(jié)構(gòu)。預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)單一,統(tǒng)一生產(chǎn),減少制造安裝的精度和難度,縮短施工工期,由于構(gòu)件的單一性避免了在生產(chǎn)、運輸、建造過程中出現(xiàn)某些構(gòu)件的損毀而導(dǎo)致整個施工的延誤,預(yù)制構(gòu)件外部的現(xiàn)澆鋼筋混凝土層確保了整個結(jié)構(gòu)的整體性。

        1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

        對于整個結(jié)構(gòu)的預(yù)制桿件而言整個結(jié)構(gòu)的桿件分3種形式,角部橫向桿件、拱架結(jié)構(gòu)桿件和橫向連接桿件,桿件與桿件的連接都是固定的大角度,并通過將結(jié)構(gòu)外部回填的砂土作為結(jié)構(gòu)的一部分。該結(jié)構(gòu)作為一種新型地鐵車站支護(hù)結(jié)構(gòu),它包括①曲桿拱形結(jié)構(gòu)②封層③配置砂土。首先,建造單位曲桿拱形結(jié)構(gòu),在單位曲桿拱形②結(jié)構(gòu)鋪設(shè)網(wǎng)片,在網(wǎng)片上鋪設(shè)封層,然后在封層和圍巖之間充填一定厚度的配置的砂土層。使3種支護(hù)結(jié)構(gòu)及材料構(gòu)成一個支護(hù)體系,為整個工程提供支護(hù)。注:①曲桿拱形結(jié)構(gòu);②鋼筋混凝土封層;③配置砂土;④桿件節(jié)點;⑤建筑邊界。

        2 重要技術(shù)指標(biāo)的實現(xiàn)

        (1)新型格柵拱架提供一種重量輕、強(qiáng)度高的支護(hù)體系,即采用工廠預(yù)制模塊,現(xiàn)場組裝方式,提高施工效率,減少施工周期。結(jié)構(gòu)表面的封層采用現(xiàn)澆式,提高結(jié)構(gòu)的整體性,抗側(cè)移能力。對于高度、跨度較大的預(yù)制裝配式支護(hù)結(jié)構(gòu),無論從運輸、施工的難易程度以及裝配成型和維修均能取得極大經(jīng)濟(jì)效益。

        (2)所有桿件的節(jié)點處都為大角度鈍角,節(jié)點處受力最大,而節(jié)點受力會向墊層方向發(fā)生位移,其力通過墊層,配置砂土層,圍巖分散抵消。整個結(jié)構(gòu)不會因受到擠壓而向內(nèi)部靠攏。

        (3)結(jié)構(gòu)頂部的圍巖壓力或地面超載,可以通過曲桿結(jié)構(gòu)兩側(cè)的配置砂土直接傳遞到結(jié)構(gòu)底部也可以通過配置砂土層傳遞到墊層,通過結(jié)構(gòu)傳遞到結(jié)構(gòu)底部也可以分散到側(cè)壁進(jìn)行抵消。側(cè)向圍巖壓力可通過上部壓力進(jìn)行抵消也可以傳遞到結(jié)構(gòu)上部時對上部荷載起支撐作用,使整個結(jié)構(gòu)處于壓力平衡狀態(tài),避免應(yīng)力集中,保護(hù)結(jié)構(gòu)。

        (4)整個結(jié)構(gòu)最外層是配置砂土層,其是柔性結(jié)構(gòu),不同于現(xiàn)有支護(hù)結(jié)的剛性外層,保證了整個支護(hù)系統(tǒng)能承受較大的地質(zhì)變形。

        (5)所有的曲桿結(jié)構(gòu)能在地下保證獨立支撐,也可以多個曲桿結(jié)構(gòu)相互連接,施工方便快捷,經(jīng)濟(jì)。

        (6)整個車站支護(hù)過程中,可以通過曲桿結(jié)構(gòu)嚴(yán)格控制建筑限界,降低隧道開挖要求。由墊層保證整個空間結(jié)構(gòu)的封閉性,防止?jié)B水漏水。配置砂土層避免結(jié)構(gòu)一點集中受力,并調(diào)整整個結(jié)構(gòu)的受力,是結(jié)構(gòu)處于應(yīng)力環(huán)繞的狀態(tài)。

        (7)若結(jié)構(gòu)在不可抗拒的作用下發(fā)生破壞,由于結(jié)構(gòu)所有的桿件都是能獨立支撐桿件,破壞的點只能是某些桿件或某段,而不會發(fā)生結(jié)構(gòu)的整體破壞,為人民的生命財產(chǎn)提供可靠的保障。

        (8)僅在地鐵車站中,由于空間足夠大,在內(nèi)部設(shè)計中容許更多方案,為地下結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代化提供了機(jī)遇。內(nèi)部裝修在輔助結(jié)構(gòu)上面,主輔結(jié)構(gòu)分離,保障主體結(jié)構(gòu)的完整性及獨立性, 減少不確定因素。大空間無梁柱全格柵拱架的地鐵車站支護(hù)結(jié)構(gòu),其特征在于:將側(cè)面的配置砂土做成了整個結(jié)構(gòu)側(cè)墻的一部分,承擔(dān)大部分的上部荷載。首次將砂土實際考慮為建筑結(jié)構(gòu)的支撐部分,減輕主要構(gòu)件的受力。

        3 實際應(yīng)用情況及施工

        在整個模型處于室內(nèi)物理模型試驗階段時,以實際工程為例,按比例縮小20倍模擬施工場地和現(xiàn)場周邊條件,保證整個試驗進(jìn)行的嚴(yán)密性,制作預(yù)制桿件和進(jìn)行加載試驗,測定結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力。在吉林建筑大學(xué)的城市地下空間工程實驗室通過大量的加載、振動模型試驗,并在側(cè)向砂土中和結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面加入應(yīng)變片,分析力在砂土和結(jié)構(gòu)中的變化,保證結(jié)構(gòu)的合理性。

        施工方法包括以下步驟:

        (1)在工廠預(yù)制拱架結(jié)構(gòu)構(gòu)件,鋼筋加工廠加工鋼筋;

        (2)現(xiàn)場進(jìn)行地基開挖,對所開挖的基坑進(jìn)行模具支護(hù);

        (3)定位橫向角撐,支腳手架,放輔助桿件,定位主支撐桿件的角度和高程,加調(diào)緊螺母,一榀拱架架設(shè)完成后,調(diào)緊螺母。一個單位完成后,每個節(jié)點加保護(hù)構(gòu)件;

        (4)橫向角撐上鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)澆筑混凝土,拱架側(cè)部和頂部鋪設(shè)鋼筋網(wǎng),在內(nèi)部支模向鋼筋網(wǎng)上噴射速凝混凝土,完成后在上部用水泥砂漿找平,制作防水層,分段支模灌注混凝土,盡量一次澆筑完成,保證結(jié)構(gòu)的整體性;

        (5)基坑兩側(cè)分段由下向上拆除基坑和拱架外部模板,并同時進(jìn)行回填配置好的砂土,打夯機(jī)或人工夯實,但回填到拱架結(jié)構(gòu)頂部一定程度之后用壓路機(jī)夯實,回填一般砂土,直到與地面標(biāo)高一致;

        (6)拆除輔助桿件,完善內(nèi)部腳手架,修理內(nèi)壁表面,水泥砂漿抹平;

        (7)完善內(nèi)部輔助設(shè)施。這種方法是先完成地下車站的主支撐機(jī)構(gòu),然后再進(jìn)行完善內(nèi)部輔助設(shè)施,另一種施工方法是控制建筑界限,定位輔助結(jié)構(gòu)位置,先完成輔助結(jié)構(gòu),在進(jìn)行主支撐結(jié)構(gòu)的建設(shè)。前1種方法比較適用于施工段交通繁忙,時間限制較多。第2種方法減少輔助桿件,施工主要結(jié)構(gòu)一次成型,施工快,避免二次用料。

        結(jié)語

        對于新型格柵拱架的支護(hù)形式的運用目前只是處于試驗研究的階段,尚未有實際工程作為研究依據(jù),對于該結(jié)構(gòu)而言用于實際工程可以解決目前預(yù)制構(gòu)件漏水現(xiàn)象,工廠加工構(gòu)件要求高,構(gòu)件組裝施工技術(shù)難度大,整個支撐機(jī)構(gòu)和使用功能分開使用,避免了結(jié)構(gòu)在裝修和使用過程中受到二次破壞,提高結(jié)構(gòu)的使用壽命。該新型結(jié)構(gòu)沒有實際工程作為指導(dǎo)依據(jù),所有結(jié)構(gòu)和特性都有待更精準(zhǔn)的驗證。

        參考文獻(xiàn)

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