淺議軌道交通車站軌排井支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、<p>　　淺議軌道交通車站軌排井支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　摘要：在城市軌道交通建設(shè)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計方案常涉及到大尺寸開洞結(jié)構(gòu)的受力問題，如盾構(gòu)施工豎井、軌排工作井等。此類結(jié)構(gòu)由于受吊裝構(gòu)件的特殊要求，對其支護(hù)形式有一定的限制，即在較長的范圍內(nèi)不能設(shè)置內(nèi)支撐，結(jié)構(gòu)設(shè)計均優(yōu)先考慮基坑支護(hù)獨立受力設(shè)計方案。結(jié)合武漢地鐵2號線一期工程金色雅園站軌排井的實際設(shè)計經(jīng)驗，對軌排井支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇及其要點進(jìn)行了分析

2、，為類似工程設(shè)計提供參考和依據(jù)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：軌道交通；軌排井；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；主體結(jié)構(gòu) </p><p>　　Abstract: In the city orbit transportation construction, structure design is often related to stress problem of large size whole struc

3、ture, such as the shield construction shaft, work well. This kind of structure due to the special requirements of the lifting component, have certain limitations on the support form, is not in the longer range set up, th

4、e structure design are preferred foundation pit support independent stress design. Combination of Wuhan Metro Line 2 of the project of Golden Hous</p><p>　　Key words: urban rail transit; rail well; retaining

5、 structure; the main structure </p><p>　　中圖分類號：U213.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號： </p><p>　　在軌道交通建設(shè)中，軌排均需通過軌排井由地面吊入一定深度的隧道內(nèi)，鋼軌每節(jié)長度一般為25m，為滿足鋪軌需要，單個軌排井井口預(yù)留開洞的凈長約28m，凈寬需約5.0m左右。目前對軌排井段的結(jié)構(gòu)設(shè)計均優(yōu)先考慮基坑支護(hù)獨立受力設(shè)計方案，鑒于軌排

6、井基地吊裝構(gòu)件要求，在較長的范圍內(nèi)不能設(shè)置支撐，一般采用“桁架式”懸臂圍護(hù)結(jié)構(gòu)、圍護(hù)墻+錨索結(jié)構(gòu)等形式，武漢長江一級階地為典型軟土地區(qū)，基坑開挖分為內(nèi)淤泥層及粉土、粉砂互層較厚，采用懸臂結(jié)構(gòu)必然造成較高的工程造價，且安全性也較難保證；而在高地下水及淤泥地層施工錨索困難、錨固力也較難保證及施工錨索造成的地下障礙物給周邊地塊開發(fā)帶來很大限制，武漢建委明確規(guī)定需要取得地塊業(yè)主同意。根據(jù)武漢軌道交通2號線一期工程金色雅園站工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)

7、條件及錨索不可侵入周邊地塊要求，設(shè)計研究軌排井的支護(hù)結(jié)構(gòu)采用臨時開挖圍護(hù)+內(nèi)支撐及主體結(jié)構(gòu)外擴形成桁架框架體系共同受力的設(shè)計。 </p><p><b>　　1、工程概況 </b></p><p>　　武漢軌道交通2號一期工程金色雅園站位于金雅二路中段沿金雅二路下方布置，車站設(shè)置存車線，為地下兩層島式站臺車站，結(jié)構(gòu)外包全長530.2m，標(biāo)準(zhǔn)段寬18.5m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑深

8、度約16.1m。根據(jù)總體設(shè)計及工程籌劃的要求，在車站北端設(shè)置軌排基地，車站北端頂、中板均預(yù)留了2個28m×7.75m的軌排井兼做盾構(gòu)始發(fā)井，待鋪軌完畢后封孔處理。 </p><p>　　2、工程地質(zhì)及水文地質(zhì) </p><p>　　金色雅園站位于金雅二路中段金色雅園小區(qū)內(nèi)，周邊為建成及在建建筑，場地屬長江沖積一級階地，車站地層從上至下依次為：（1-1）層雜填土、（3-1）a層粘土

9、、（3-1）層粘土、（3-3）層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、（3-4）層粉質(zhì)粘土夾粉土、粉砂、（3-5）粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層，車站底板位于（3-4）層粉質(zhì)粘土夾粉土、粉砂。地質(zhì)參數(shù)見表1。 </p><p>　　表1巖土物理力學(xué)性能參數(shù) </p><p>　　地下水類型為潛水及微承壓含水層，其中：潛水主要賦存于（1-1）雜填土層，穩(wěn)定水位埋深為1.2～4.3m；微承壓含水層主要賦存于（3-4）層粉

10、質(zhì)粘土夾粉土、粉砂，（3-5）層粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層中，與長江、漢江具有一定的水力聯(lián)系，承壓水水頭約為地面以下4.65m. </p><p>　　3 、軌排井的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　3.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)方案 </p><p>　　根據(jù)以上工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及周邊環(huán)境要求（周邊地塊業(yè)主不同意采用錨索影響其后期開發(fā)），本工程不具備圍護(hù)結(jié)構(gòu)+錨索的支護(hù)方

11、案的條件，且地層存在較厚的淤泥質(zhì)軟土及承壓含水層的粉土、粉砂層，地下水水位較高，軌排井處基坑深度達(dá)到了17.8m采用懸臂式工字型地下連續(xù)墻投資較高，軌排井的支護(hù)設(shè)計不具備優(yōu)先考慮基坑支護(hù)獨立受力設(shè)計方案，因此研究后確定采用臨時開挖圍護(hù)+內(nèi)支撐及主體結(jié)構(gòu)外擴形成桁架框架體系共同受力的設(shè)計方案，其中基坑開挖期間根據(jù)武漢地區(qū)的施工經(jīng)驗推薦采用800mm地下連續(xù)墻+豎向4道鋼支撐方案具體見圖1圍護(hù)結(jié)構(gòu)橫剖面圖；軌排井使用階段通過基坑外擴在主體結(jié)

12、構(gòu)側(cè)墻上增設(shè)3道水平框架和4道豎向框架，地下連續(xù)墻與底板、側(cè)墻和框架組成空間受力體系，共同承擔(dān)軌排孔使用期間的各種荷載，具體見圖2 結(jié)構(gòu)橫剖面圖。 </p><p>　　圖1圍護(hù)結(jié)構(gòu)橫剖面圖 </p><p><b>　　圖2結(jié)構(gòu)橫剖面圖 </b></p><p>　　3.2支護(hù)結(jié)構(gòu)計算分析 </p><p><b

13、>　　1）基本概況 </b></p><p>　　擬定結(jié)構(gòu)尺寸：側(cè)墻厚度800mm，水平向加強深梁高4750mm，寬1000mm，豎向肋梁高4750mm，寬1100mm。頂面覆土3.75米，水位取到地面計算。具體見圖3結(jié)構(gòu)計算圖。 </p><p>　　結(jié)構(gòu)側(cè)面圖結(jié)構(gòu)正面圖 </p><p><b>　　圖3 結(jié)構(gòu)計算圖 </b&g

14、t;</p><p><b>　　2）計算分析 </b></p><p>　　軌排井結(jié)構(gòu)是三維空間受力體系，應(yīng)采用三維空間板、梁模型進(jìn)行計算，并輔以二維平面框架驗算。二維平面框架取最不利的軌排孔跨中斷面，水平框架以彈性支座模擬，支座剛度取框架跨中撓度倒數(shù)。平面計算的缺點是不能完全考慮豎向、水平框架與底板、側(cè)墻和地下連續(xù)墻的共同作用，無法精確反映軌排井結(jié)構(gòu)受力，內(nèi)力計算

15、數(shù)值大，不經(jīng)濟；優(yōu)點是直觀簡潔，有利于概念設(shè)計和初步確定結(jié)構(gòu)受力數(shù)量級和結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸。 </p><p>　　軌排井結(jié)構(gòu)空間有限元計算可以實現(xiàn)水平、豎向結(jié)構(gòu)體系相互作用的自動計算，避免了對水平框架側(cè)向剛度的近似模擬，可以得到相對精確的內(nèi)力結(jié)果，有利于工程安全和節(jié)約造價。 </p><p><b>　　4、結(jié)語： </b></p><p>　　目

16、前，該站軌排井已經(jīng)鋪軌完成，經(jīng)受了大跨度、高水壓的考驗，通過本站軌排井支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計和實施取得了以下經(jīng)驗： </p><p>　　1）對于需要在結(jié)構(gòu)上預(yù)留較大洞口的情況，采取結(jié)構(gòu)本身加強及設(shè)置環(huán)框的形式，也可以解決這一特殊要求，相對于傳統(tǒng)的軌排井段懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)、圍護(hù)墻+錨索等基坑支護(hù)方式，本支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計通過采取分不同施工工況采取不同的支護(hù)形式，很好解決基坑開挖和軌排井使用期的結(jié)構(gòu)受力安全問題，減少了對周邊地塊開發(fā)的

17、影響。 </p><p>　　2）軌排井的軌排孔是大跨度結(jié)構(gòu)，設(shè)計難度大，設(shè)計過程中，個方應(yīng)密切合作，按照“保證功能、安全適用、經(jīng)濟合理”的原則確定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計方案。 </p><p>　　3）本站軌排井主要結(jié)合盾構(gòu)端頭井設(shè)置，如有條件時可以分開設(shè)置，進(jìn)一步優(yōu)化軌排孔的尺寸，初步核算可優(yōu)化28.0m×3.5m,可以減少基坑外擴量，節(jié)約工程投資。 </p><

18、p>　　4）在城市軌道交通中由于錨索采用會給周邊后期工程的建設(shè)遺留地下障礙物影響后期施工，城區(qū)中城市軌道交通基坑支護(hù)設(shè)計應(yīng)慎重考慮采用該支護(hù)形式。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]施仲衡、張彌、宋敏華等，《地下鐵道設(shè)計與施工》西安；陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2006 </p><p>　　[2]胡云