某地鐵大型基坑半鋪蓋系統設計

摘要：本文通過介紹某地鐵大型基坑半鋪蓋系統設計，對地鐵半鋪蓋系統設計進行總結，提出合理的建議，為類似工程設計提供借鑒。

關鍵詞：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，地鐵車站經常設置于城市道路下方或道路一側，車站施工時需占用道路作為施工場地，對城市交通影響較大。為了盡量減小對城市交通的影響，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行。本文通過介紹某地鐵大型基坑半鋪蓋系統設計，對地鐵半鋪蓋系統設計進行總結，提出合理的建議，為類似工程設計提供借鑒。

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，車站主體結構采用地下箱型結構，標準段為兩層四跨結構，局部結合物業開發為三層結構。車站總長301.200m，基坑標準段寬度45.000m，擴大頭寬度50.8m，呈東西走向，車站有效站臺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城道路，需保證車輛的正常通行，不得因施工而減少車道數量。由于本站寬度較寬，主體基坑已占據了一半路面，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，在基坑南側沿道路方向（車站縱向）設置半鋪蓋，作為交通疏解道。

圖一：車站主體基坑總平面圖

2.半鋪蓋系統結構設計

2.1半鋪蓋系統結構體系

本站半鋪蓋系統結合基坑支撐體系采用現澆鋼筋混凝土結構，鋪蓋下方設置中立柱，采用梁板結構路面橋的結構形式。

鋪蓋板設置于基坑圍護樁上方，標高與原路面標高平齊，基坑第一道混凝土支撐兼做鋪蓋板橫梁，標準段鋪蓋板寬度為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，在鋪蓋體系上產生較大的振動荷載，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。

在每道支撐下方設置混凝土連梁，縱向連接中立柱，減小中立柱豎向跨度，同時形成一個整體，提高立柱整體穩定性。為抵抗車輛產生的縱向水平沖擊力，在立柱之間設置豎向和水平向的剪刀撐，使得整個鋪蓋系統更加穩固。

圖二：鋪蓋板平面布置圖

圖三：鋪蓋系統橫剖面圖

2.2半鋪蓋系統荷載的選取及傳遞

半鋪蓋系統的計算主要包括鋪蓋板面結構（含鋪蓋板及其縱、橫梁）計算及中立柱計算。

2.2.1荷載的選取

鋪蓋系統在車站基坑開挖后，到車站主體結構施工完成的這段時間作為道路路面使用，使用時間為1～2年，道路為城市主干道，是進出南寧的交通要道，交通繁忙，各種車輛均由此進出南寧市，根據《城市橋梁設計規范（CJJ 11-2011）》規定，鋪蓋系統設計安全等級為二級，作用與作用效應組合均應按現行行業標準《公路橋涵設計通用規范》JTG D60的有關規定執行，根據《公路橋涵設計通用規范（JTG D60-2004）》，結構重要性系數 1.0。

根據《城市橋梁設計規范（CJJ 11-2011）》，鋪蓋系統設計汽車荷載等級為城-A級。

根據《城市橋梁設計規范（CJJ 11-2011）》，橋梁結構的整體計算應采用車道荷載，橋梁結構的局部加載、橋臺和擋土墻壓力等的計算應采用車輛荷載。車道荷載與車輛荷載的作用不得疊加。

2.2.2荷載的傳遞

本鋪蓋為梁板結構，荷載的傳遞遵循梁板結構荷載傳遞模式的規律，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點力的形式傳遞給中立柱。

考慮車輛行走產生的水平荷載傳遞給中立柱之后由柱間剪刀撐承受。

對于兼做基坑第一道支撐的橫梁，還需考慮基坑兩側土體產生的壓力，按壓彎構件計算其受力及穩定性。

對于橫梁及縱梁的計算，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行組合，計算其受力及配筋。

2.3鋪蓋系統變形縫設置

本鋪蓋板縱向長度301.2m，南寧地區季節溫差大、夏季晝夜溫差也大，對于這種長大鋪蓋，需考慮其混凝土鋪蓋板的溫度應力影響，采取相應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置兩處變形縫，每處設置兩道縫，將整個鋪蓋板劃分為三個獨立板塊，有效的解決了溫度應力問題。為了盡量減少中立柱的數量，在滿足立柱受力的情況下，變形縫處采用單柱，柱頂設置牛腿，如圖四所示。

變形縫寬度取值按如下計算確定：

本車站長約301米，沿鋪蓋長度方向設兩處變形縫，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x溫差x跨度=10-5x（39-（-1））x103=0.04120米=41.2毫米。每處變形縫設置兩道縫，每道縫寬為20.6毫米，取變形縫寬度為30毫米。

2.4鋪蓋系統設計的細節問題

在鋪蓋系統的設計中，尚有一些細節問題值得注意。

1、本車站主體結構跨度大，車站靠自重及覆土重不能滿足抗浮要求，需設計抗拔樁進行抗浮，而鋪蓋系統中設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，減少抗拔樁的數量。

2、鋪蓋板結構應與基坑圍護樁頂冠梁同期澆筑混凝土，以形成一個牢靠的整體結構。

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點處需預埋鋼板，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，在鋪蓋靠近基坑一側設置了防撞墩。

5、為確保鋪蓋系統在使用過程中的安全，需設置相關的監測點對鋪蓋系統進行監測，一旦監測數據異常，及時采取應急措施，保證基坑及交通的安全。

3.半鋪蓋系統使用情況

本鋪蓋系統在車站主體結構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，鋪蓋系統各項監測數據正常，基坑穩定，未出現險情，既確保車站施工安全、有序的進行，按時完成施工任務，又有效的保證了施工期間路面交通的順暢。

結論

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設計具有一定的參考意義，在類似工程設計中可供參考。同時，鋪蓋系統的設計還需注意相關細節問題，特別是節點處的處理。

參考文獻：

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