某地鐵大型基坑半鋪蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：本文通過介紹某地鐵大型基坑半鋪蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)地鐵半鋪蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)，提出合理的建議，為類似工程設(shè)計(jì)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：車站；半鋪蓋；變形縫

前言

城市軌道交通線路往往沿著城市道路敷設(shè)，地鐵車站經(jīng)常設(shè)置于城市道路下方或道路一側(cè)，車站施工時(shí)需占用道路作為施工場(chǎng)地，對(duì)城市交通影響較大。為了盡量減小對(duì)城市交通的影響，保持地面交通的順暢，車站基坑施工可采用鋪蓋法或半鋪蓋法，利用鋪蓋作為地面交通疏解道，既保證地面交通的通行又使得車站施工得以順利的進(jìn)行。本文通過介紹某地鐵大型基坑半鋪蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)地鐵半鋪蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)，提出合理的建議，為類似工程設(shè)計(jì)提供借鑒。

1.工程概述

南寧軌道交通某車站為兩條線路換乘站，雙島四線平行換乘，車站主體結(jié)構(gòu)采用地下箱型結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)段為兩層四跨結(jié)構(gòu)，局部結(jié)合物業(yè)開發(fā)為三層結(jié)構(gòu)。車站總長(zhǎng)301.200m，基坑標(biāo)準(zhǔn)段寬度45.000m，擴(kuò)大頭寬度50.8m，呈東西走向，車站有效站臺(tái)中心里程處頂板覆土3.405m，底板埋深約18m。

車站位于交通繁忙的城市交通主干道下方，地面道路為南寧主要的進(jìn)城道路，需保證車輛的正常通行，不得因施工而減少車道數(shù)量。由于本站寬度較寬，主體基坑已占據(jù)了一半路面，為確保施工期間地面交通不受影響，且不耽誤地鐵施工，車站主體采用半鋪蓋法施工，在基坑南側(cè)沿道路方向（車站縱向）設(shè)置半鋪蓋，作為交通疏解道。

圖一：車站主體基坑總平面圖

2.半鋪蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1半鋪蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系

本站半鋪蓋系統(tǒng)結(jié)合基坑支撐體系采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋪蓋下方設(shè)置中立柱，采用梁板結(jié)構(gòu)路面橋的結(jié)構(gòu)形式。

鋪蓋板設(shè)置于基坑圍護(hù)樁上方，標(biāo)高與原路面標(biāo)高平齊，基坑第一道混凝土支撐兼做鋪蓋板橫梁，標(biāo)準(zhǔn)段鋪蓋板寬度為19.1m。鋪蓋板厚300mm，橫梁截面為800mmx900mm，縱梁截面為1000mmx1400mm，考慮鋪蓋上方車流量大，且有重型車輛通行，在鋪蓋體系上產(chǎn)生較大的振動(dòng)荷載，為確保安全，鋪蓋下方中立柱采用整體剛度較大的鉆孔灌注樁，樁徑取為1200mm。基坑第一道混凝土支撐間距為9m，考慮中立柱設(shè)置于支撐下方，兼做支撐減跨的中立柱，因此中立柱縱向間距取為9m。

在每道支撐下方設(shè)置混凝土連梁，縱向連接中立柱，減小中立柱豎向跨度，同時(shí)形成一個(gè)整體，提高立柱整體穩(wěn)定性。為抵抗車輛產(chǎn)生的縱向水平?jīng)_擊力，在立柱之間設(shè)置豎向和水平向的剪刀撐，使得整個(gè)鋪蓋系統(tǒng)更加穩(wěn)固。

圖二：鋪蓋板平面布置圖

圖三：鋪蓋系統(tǒng)橫剖面圖

2.2半鋪蓋系統(tǒng)荷載的選取及傳遞

半鋪蓋系統(tǒng)的計(jì)算主要包括鋪蓋板面結(jié)構(gòu)（含鋪蓋板及其縱、橫梁）計(jì)算及中立柱計(jì)算。

2.2.1荷載的選取

鋪蓋系統(tǒng)在車站基坑開挖后，到車站主體結(jié)構(gòu)施工完成的這段時(shí)間作為道路路面使用，使用時(shí)間為1～2年，道路為城市主干道，是進(jìn)出南寧的交通要道，交通繁忙，各種車輛均由此進(jìn)出南寧市，根據(jù)《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（CJJ 11-2011）》規(guī)定，鋪蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全等級(jí)為二級(jí)，作用與作用效應(yīng)組合均應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTG D60的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）》，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) 1.0。

根據(jù)《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（CJJ 11-2011）》，鋪蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)汽車荷載等級(jí)為城-A級(jí)。

根據(jù)《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（CJJ 11-2011）》，橋梁結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算應(yīng)采用車道荷載，橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、橋臺(tái)和擋土墻壓力等的計(jì)算應(yīng)采用車輛荷載。車道荷載與車輛荷載的作用不得疊加。

2.2.2荷載的傳遞

本鋪蓋為梁板結(jié)構(gòu)，荷載的傳遞遵循梁板結(jié)構(gòu)荷載傳遞模式的規(guī)律，橫梁截面小于縱梁截面，路面荷載通過鋪蓋板傳遞給鋪蓋橫梁及直接連接的縱梁，橫梁荷載再傳遞給縱梁，與中立柱連接的縱梁及部分橫梁以節(jié)點(diǎn)力的形式傳遞給中立柱。

考慮車輛行走產(chǎn)生的水平荷載傳遞給中立柱之后由柱間剪刀撐承受。

對(duì)于兼做基坑第一道支撐的橫梁，還需考慮基坑兩側(cè)土體產(chǎn)生的壓力，按壓彎構(gòu)件計(jì)算其受力及穩(wěn)定性。

對(duì)于橫梁及縱梁的計(jì)算，還需考慮荷載的最不利布置工況，將車輛輪壓按最不利荷載排布形式進(jìn)行組合，計(jì)算其受力及配筋。

2.3鋪蓋系統(tǒng)變形縫設(shè)置

本鋪蓋板縱向長(zhǎng)度301.2m，南寧地區(qū)季節(jié)溫差大、夏季晝夜溫差也大，對(duì)于這種長(zhǎng)大鋪蓋，需考慮其混凝土鋪蓋板的溫度應(yīng)力影響，采取相應(yīng)的措施消除溫度變化引起的不利影響。本鋪蓋板在縱向方向設(shè)置兩處變形縫，每處設(shè)置兩道縫，將整個(gè)鋪蓋板劃分為三個(gè)獨(dú)立板塊，有效的解決了溫度應(yīng)力問題。為了盡量減少中立柱的數(shù)量，在滿足立柱受力的情況下，變形縫處采用單柱，柱頂設(shè)置牛腿，如圖四所示。

變形縫寬度取值按如下計(jì)算確定：

本車站長(zhǎng)約301米，沿鋪蓋長(zhǎng)度方向設(shè)兩處變形縫，縫之間的距離約103米。變形縫寬度估算公式：

寬=混凝土的線膨脹系數(shù)x溫差x跨度=10-5x（39-（-1））x103=0.04120米=41.2毫米。每處變形縫設(shè)置兩道縫，每道縫寬為20.6毫米，取變形縫寬度為30毫米。

2.4鋪蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)問題

在鋪蓋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，尚有一些細(xì)節(jié)問題值得注意。

1、本車站主體結(jié)構(gòu)跨度大，車站靠自重及覆土重不能滿足抗浮要求，需設(shè)計(jì)抗拔樁進(jìn)行抗浮，而鋪蓋系統(tǒng)中設(shè)置了兩排鉆孔樁立柱，可兼做車站抗拔樁，參與車站抗浮受力，減少抗拔樁的數(shù)量。

2、鋪蓋板結(jié)構(gòu)應(yīng)與基坑圍護(hù)樁頂冠梁同期澆筑混凝土，以形成一個(gè)牢靠的整體結(jié)構(gòu)。

3、中立柱采用的是混凝土鉆孔灌注樁，縱向連系梁為混凝土梁，而柱間剪刀撐為型鋼支撐，中立柱先期施做，中立柱與連梁、中立柱與剪刀撐的連接節(jié)點(diǎn)處需預(yù)埋鋼板，以便后期的連接。

4、鋪蓋上車輛眾多，為防止車輛不慎駛出鋪蓋范圍，墜入下部基坑內(nèi)，在鋪蓋靠近基坑一側(cè)設(shè)置了防撞墩。

5、為確保鋪蓋系統(tǒng)在使用過程中的安全，需設(shè)置相關(guān)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)鋪蓋系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常，及時(shí)采取應(yīng)急措施，保證基坑及交通的安全。

3.半鋪蓋系統(tǒng)使用情況

本鋪蓋系統(tǒng)在車站主體結(jié)構(gòu)施工期間正常使用了約兩年，順利的完成了其使命。在使用過程中，鋪蓋系統(tǒng)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)正常，基坑穩(wěn)定，未出現(xiàn)險(xiǎn)情，既確保車站施工安全、有序的進(jìn)行，按時(shí)完成施工任務(wù)，又有效的保證了施工期間路面交通的順暢。

結(jié)論

半鋪蓋法施工在交通繁忙或需要提供地面通行條件的情況下是有效的一種工法，本文介紹的半鋪蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有一定的參考意義，在類似工程設(shè)計(jì)中可供參考。同時(shí)，鋪蓋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還需注意相關(guān)細(xì)節(jié)問題，特別是節(jié)點(diǎn)處的處理。

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