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    某城市下穿隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    2019-03-20 04:49:18鄒慶
    關(guān)鍵詞:邊墻樁基礎(chǔ)樁基

    鄒慶

    昆明市市政工程設(shè)計(jì)科學(xué)研究院 昆明 650228

    0、前言

    隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(diǎn)處面臨巨大壓力。目前越來(lái)越多的大中型城市都興起了地下空間的開(kāi)發(fā)建設(shè),城市下穿隧道在空間上分離了交叉車(chē)流,提高了交通流暢性,同時(shí)又為道路遠(yuǎn)期上跨預(yù)留了空間。

    1、工程概況

    本項(xiàng)目道路連續(xù)下穿巫家壩路、海河、官渡主4號(hào)路、支237號(hào)路、昌宏路。由于下穿海河,受河底標(biāo)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(kāi)發(fā)等原則,故將下穿隧道設(shè)為兩層空間,下層空間作為地下道路,上層空間作為地下車(chē)庫(kù)。

    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(diǎn)標(biāo)高控制,本下穿隧道在進(jìn)行縱段設(shè)計(jì)時(shí),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(shè)計(jì)時(shí),下層空間作為地下道路使用,其斷面采用雙向6車(chē)道,同時(shí)兩側(cè)設(shè)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(chē)庫(kù)使用,充分考慮了車(chē)位空間及各設(shè)備用房空間的設(shè)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(xiàng)目所在區(qū)域位于昆明滇池片區(qū),該處地質(zhì)情況復(fù)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?;谝陨弦蛩兀A(chǔ)形式的選擇對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性尤為關(guān)鍵。故結(jié)合本地多個(gè)已建下穿項(xiàng)目情況(例如草海隧道、園塘路下穿通道等)和以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),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(jìn)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(hù)格構(gòu)柱位置設(shè)置;群樁采用1.2 m和0.8 m組合樁徑,在邊墻及中墻下設(shè)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(dá)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(gè)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(zhǎng)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(xiàng)目擬定采用疏樁基礎(chǔ)進(jìn)行

    4、溫度作用

    下穿隧道一般30 m左右設(shè)置一道變形縫,但由于本項(xiàng)目二層有車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu),變形縫設(shè)置過(guò)密對(duì)建筑功能使用不利,故基于功能和外觀上的需要,本項(xiàng)目約100 m左右設(shè)置一條變形縫,其尺寸超過(guò)了GB 50 010—2 010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]所規(guī)定的伸縮縫最大間距要求。因此,設(shè)計(jì)時(shí)必須合理采用超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力,同時(shí)通過(guò)設(shè)置后澆帶降低混凝土的收縮應(yīng)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(dān),故采用軟土地基減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)公式進(jìn)行計(jì)算,初步估算出樁頂外力為2 135 KN。然后采用邁達(dá)斯進(jìn)行整體建模計(jì)算,由于地基土需承擔(dān)部分豎向力,故模擬時(shí)除了需對(duì)樁基進(jìn)行樁土模擬外,還需進(jìn)行地基土的豎向剛度模擬。本項(xiàng)目計(jì)算時(shí),分別采用5 000,10 000和20 000 KN/m3三種基床系數(shù)對(duì)地基土進(jìn)行模擬。通過(guò)以上分析可以看出當(dāng)采用10 000 KN/m3地基系數(shù)時(shí)其樁頂反力較規(guī)范公式估算較為接近,且當(dāng)基床系數(shù)越高時(shí)底板受力越大,故偏保守選擇10 000 KN/m3地基系數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力計(jì)算。

    6、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    通過(guò)以上計(jì)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(shè)置一條后澆帶。

    7、結(jié)語(yǔ)

    綜上所述,隨著地下空間的開(kāi)發(fā)利用,地下結(jié)構(gòu)埋置深度越來(lái)越大,如只是單純?cè)O(shè)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理的規(guī)劃地下空間用途,同時(shí)結(jié)合本地區(qū)地質(zhì)情況采取適宜的基礎(chǔ)形式,這對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性、合理性和安全性均極為關(guān)鍵。在本項(xiàng)目所在區(qū)域,由于地質(zhì)條件復(fù)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(shí)可以作為抗浮、減沉和地基處理樁基使用,減少了工程造價(jià),增加了結(jié)構(gòu)的安全性。

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