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        某城市下穿隧道結(jié)構(gòu)設計

        2019-03-20 04:49:18鄒慶
        城市建設理論研究(電子版) 2019年24期
        關(guān)鍵詞:邊墻樁基礎(chǔ)樁基

        鄒慶

        昆明市市政工程設計科學研究院 昆明 650228

        0、前言

        隨著社會經(jīng)濟和城鎮(zhèn)化的高速發(fā)展,地面交通已日趨飽和,尤其以道路節(jié)點處面臨巨大壓力。目前越來越多的大中型城市都興起了地下空間的開發(fā)建設,城市下穿隧道在空間上分離了交叉車流,提高了交通流暢性,同時又為道路遠期上跨預留了空間。

        1、工程概況

        本項目道路連續(xù)下穿巫家壩路、海河、官渡主4號路、支237號路、昌宏路。由于下穿海河,受河底標高控制,故隧道至地面道路有較厚的覆土,本著節(jié)約用地、整體開發(fā)等原則,故將下穿隧道設為兩層空間,下層空間作為地下道路,上層空間作為地下車庫。

        2、上部結(jié)構(gòu)方案

        由于市政管網(wǎng)埋置深度要求和海河以及各交叉口道路節(jié)點標高控制,本下穿隧道在進行縱段設計時,綜合考慮以上因素確定了最終的覆土厚度為最薄處1.5 m。在雙層結(jié)構(gòu)設計時,下層空間作為地下道路使用,其斷面采用雙向6車道,同時兩側(cè)設置0.85 m檢修道,其內(nèi)空尺寸為2-12.7×6 m,路面橫坡為1.5%。

        由于上層空間作為地下車庫使用,充分考慮了車位空間及各設備用房空間的設置,故柱橫向布置與下層中邊墻一致,縱向間距按8.4 m。

        3、下部結(jié)構(gòu)方案

        3.1 基礎(chǔ)形式選擇

        由于本項目所在區(qū)域位于昆明滇池片區(qū),該處地質(zhì)情況復雜,部分基底位于泥炭質(zhì)土層上,且地震烈度較高,砂類土有液化現(xiàn)象,地下水位變化范圍在地面下0~2 m?;谝陨弦蛩?,基礎(chǔ)形式的選擇對結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟性尤為關(guān)鍵。故結(jié)合本地多個已建下穿項目情況(例如草海隧道、園塘路下穿通道等)和以往設計經(jīng)驗,從結(jié)構(gòu)的沉降、抗浮、承載能力等多方面考慮,初步擬定采用樁基礎(chǔ)形式進行試算。

        3.2 樁間距選擇

        試算是采用兩種樁基布置形式,其中疏樁采用1.2 m樁徑,在邊墻、中墻及基坑支護格構(gòu)柱位置設置;群樁采用1.2 m和0.8 m組合樁徑,在邊墻及中墻下設置1.2 m樁基,板間按2.65 m間距均勻布置0.8 m樁基。

        經(jīng)采用邁達斯建模分析,可得到以下結(jié)論:采用疏樁基礎(chǔ),由于樁基較為稀疏,豎向力由土層和樁基共同承受,故整個結(jié)構(gòu)受力較合理,最大彎矩出現(xiàn)在邊墻及中墻部位,格構(gòu)柱樁基處只出現(xiàn)局部外力集中;而采用群樁,由于樁基密集,豎向力基本由樁基承受,不但增加了樁基數(shù)量且樁長并未有明顯縮短,最大彎矩在邊墻、中墻和板中均有分布。故本項目擬定采用疏樁基礎(chǔ)進行

        4、溫度作用

        下穿隧道一般30 m左右設置一道變形縫,但由于本項目二層有車庫結(jié)構(gòu),變形縫設置過密對建筑功能使用不利,故基于功能和外觀上的需要,本項目約100 m左右設置一條變形縫,其尺寸超過了GB 50 010—2 010《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》[1]所規(guī)定的伸縮縫最大間距要求。因此,設計時必須合理采用超長結(jié)構(gòu)的溫度應力,同時通過設置后澆帶降低混凝土的收縮應力。

        5、模型分析

        由于采用疏樁基礎(chǔ),基礎(chǔ)受力由樁基和地基土共同承擔,故采用軟土地基減沉復合疏樁基礎(chǔ)公式進行計算,初步估算出樁頂外力為2 135 KN。然后采用邁達斯進行整體建模計算,由于地基土需承擔部分豎向力,故模擬時除了需對樁基進行樁土模擬外,還需進行地基土的豎向剛度模擬。本項目計算時,分別采用5 000,10 000和20 000 KN/m3三種基床系數(shù)對地基土進行模擬。通過以上分析可以看出當采用10 000 KN/m3地基系數(shù)時其樁頂反力較規(guī)范公式估算較為接近,且當基床系數(shù)越高時底板受力越大,故偏保守選擇10 000 KN/m3地基系數(shù)進行結(jié)構(gòu)受力計算。

        6、結(jié)構(gòu)設計

        通過以上計算分析最終確定下穿隧道采用雙層結(jié)構(gòu),下層采用2孔12.7 m鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),單孔凈寬12.7 m,結(jié)構(gòu)內(nèi)框凈高為5.5 m;上層采用框架柱結(jié)構(gòu),立柱橫向凈間距12.9m和12.6 m,縱向間距8.4 m,結(jié)構(gòu)內(nèi)框凈高為4.2 m。下層框架頂板厚0.6 m,底板厚1.4 m,側(cè)墻厚1.1 m和1.2 m,中隔墻厚0.8 m,結(jié)構(gòu)總寬度28.5 m,總高度8.0 m。樁基縱間距4.2 m,橫向間距5~8 m。沉降縫最大間距103.45 m,每40 m設置一條后澆帶。

        7、結(jié)語

        綜上所述,隨著地下空間的開發(fā)利用,地下結(jié)構(gòu)埋置深度越來越大,如只是單純設置一層下穿隧道則施工后存在大量回填土,增加結(jié)構(gòu)外荷載。故采用雙層或多層結(jié)構(gòu),不但減少了土體回填方量,而且減少了下穿結(jié)構(gòu)所承受的外荷載。但在設計時應合理的規(guī)劃地下空間用途,同時結(jié)合本地區(qū)地質(zhì)情況采取適宜的基礎(chǔ)形式,這對整個項目的經(jīng)濟性、合理性和安全性均極為關(guān)鍵。在本項目所在區(qū)域,由于地質(zhì)條件復雜,地下水位較高等前提條件,下穿隧道結(jié)構(gòu)建議優(yōu)先選用疏樁基礎(chǔ)形式,在解決地基承載力的同時可以作為抗浮、減沉和地基處理樁基使用,減少了工程造價,增加了結(jié)構(gòu)的安全性。

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