鄭州市地鐵標準基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)計算

趙 芮,高 濤

(1.商丘市水利局設(shè)計院,河南商丘 476000;2.黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司,鄭州 450000)

1 工程概括

本車站主體結(jié)構(gòu)為地下二層雙跨結(jié)構(gòu),頂板平均覆土厚3.0m,車站底板底埋深16.07 m。根據(jù)本站客流量,結(jié)構(gòu)選用10 m單柱島式站臺,車站標準段寬度為18.70m,標準段高度12.92 m,車站總長度184.0 m。

車站主體結(jié)構(gòu)為地下二層雙跨結(jié)構(gòu),頂板平均覆土厚3.0m,車站底板底埋深16.07 m。根據(jù)本站客流量,結(jié)構(gòu)選用10 m單柱島式站臺,車站標準段寬度為18.70m,標準段高度12.92 m,車站總長度184.0 m。

場地地形較平坦,屬黃河沖洪積平原地貌。地面高程91.14～91.25 m。由上至下為:人工填土、第四系全新統(tǒng)粉土、粉質(zhì)黏土、粉、細、中砂及第四系上更新統(tǒng)(Q3)粉土、粉質(zhì)黏土。地下水類型為潛水,含水層巖性主要以粉土、粉細砂為主,局部為中砂。含水層屬中等透水層,富水性中等。地下水對混凝土結(jié)構(gòu)有微腐蝕性,對混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具弱腐蝕性,對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。第四系全新統(tǒng)粉土、砂土、黏性土屬于中等 ～高壓縮性土,承載力較低,易產(chǎn)生坑壁變形失穩(wěn)、基底沉陷等問題,工程地質(zhì)條件較差。

2 圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

本車站明挖基坑深度約16.07m。根據(jù)基坑規(guī)模與周邊環(huán)境條件,本基坑變形控制保護為特級?；字饕挥诜凵皩?地下水位較高。本車站百年最高水位高程為88.0 m,抗浮設(shè)計水位高程按88.0 m考慮。鉆孔灌柱樁在鄭州市基坑工程中廣泛采用,圍護結(jié)構(gòu)推薦采用 φ 1000@1400圍護樁和五道 φ 609鋼管支撐的支護形式,樁外止水帷幕采用φ600的三軸攪拌樁,樁長為24.07 m,樁頂標高為0m。計算時考慮地面超載20 k P a,地下水位標高為-2.5 m。

表1列出了 5道支撐的中心標高、剛度和預(yù)加軸力。

計算結(jié)果為:①整體穩(wěn)定系數(shù):K為1.53;②墻底抗隆起驗算:普朗特K為6.49,太沙基K為7.94;③抗傾覆驗算(水土合算)K c為3.34;④管涌驗算:按砂土,安全系數(shù)K為1.166;按黏土安全系數(shù)K為 2.155;⑤抗管涌驗算:按砂土,安全系數(shù)K為1.166,按黏土,安全系數(shù)K為2.155。

表1 5道支撐的中心標高、剛度和預(yù)加軸力表

最大水平位移15.8 m m,最大地表沉降14.7mm,最大彎矩為1 311 k N·m,最大剪力為821 k N。

3 灌注樁配筋計算

結(jié)構(gòu)安全等級為一般;重要性系數(shù)為 1;混凝土強度等級C 40;鋼筋種類為H R B 400;全部縱向鋼筋的截面面計A s(m m *m m)=9292.875;縱向鋼筋配筋率ρ(%)=1.183205。

最終配筋方案為:D為28 m m;需配 16根;A s i為98.45mm2;U為1.25;弧向間距為169 m m。

4 體會及結(jié)論

采用鉆孔灌注樁、三軸攪拌樁及相應(yīng)的配套技術(shù),是基坑支護的重要手段,具有施工簡便,速度快,質(zhì)量好,造價低等特點。本工程的施工實踐表明,個支護結(jié)構(gòu)位移及變形、支承軸力和周圍地面沉降等實測數(shù)據(jù)都在規(guī)范的要求以內(nèi),沒發(fā)現(xiàn)基坑滲漏水現(xiàn)象。為將來類似工程提供了一定的參考價值。

[1] 中國建筑科學(xué)研究院.J G J120-99建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999.