上海軌道交通9號(hào)線基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化摘 要 本文主要介紹了上海軌道交通9號(hào)線泗九區(qū)間ＳＭＷ工法圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化,通過(guò)優(yōu)化縮短了工期,減少了工程造價(jià),降低了施工難度。為同類工程施工提供了經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞 圍護(hù)結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)優(yōu)化1工程概況 上海軌道交通9號(hào)線泗九區(qū)間全長(zhǎng)658.986ｍ,共有地下及地上兩部分組成,其中地下部分344.239ｍ,起訖里程為ＤＫ18+631.239～ＤＫ18+287;地上部分314.747ｍ,起訖里程為ＤＫ18+287～ＤＫ18+972.253。采用明挖法施工,基坑最大開(kāi)挖深度12.80ｍ,最大開(kāi)挖寬度20.75ｍ,其中ＤＫ18+631239～ＤＫ18+205基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用ＳＭＷ工法,ＤＫ18+065～ＤＫ18+205段,滬松公路側(cè)基坑圍護(hù)采用格柵型水泥土擋墻.地下部分結(jié)構(gòu)為閉合式單孔、雙孔及三孔箱型框架結(jié)構(gòu),地上部分結(jié)構(gòu)為“Ｕ”型塢式結(jié)構(gòu)。2原圍護(hù)設(shè)計(jì)情況 地下線圍護(hù)結(jié)構(gòu)為ＳＭＷ工法圍護(hù),基底加固采用雙液注漿加固,加固深度為基底下4ｍ。支撐水平間距為3ｍ/道,設(shè)計(jì)圍檁為400ｍｍ×250ｍｍ×12ｍｍ×15ｍｍ。原設(shè)計(jì)地下部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)平面圖如圖1,剖面圖如圖2。
3 設(shè)計(jì)優(yōu)化原因 本工程區(qū)間地下線部分,開(kāi)挖深度相對(duì)較淺,最深處也只有12.8ｍ,地層為砂性粘土和粉質(zhì)粘土, 同時(shí)基坑開(kāi)挖深度2倍范圍內(nèi)無(wú)高層、重要建筑物,并且地基進(jìn)行了雙液注漿加固,與上海其他地鐵基坑同類圍護(hù)結(jié)構(gòu)相對(duì)具有可優(yōu)化性,同時(shí)通過(guò)受力計(jì)算,完全滿足安全要求。 (1)安全分析:ＤＫ18+631.239～509上、下行線路間土體較薄,最窄處為3.48ｍ,最寬處為7.9ｍ,且基坑最深處為12.8ｍ,如上、下行同時(shí)施工,基坑開(kāi)挖和支撐架設(shè)時(shí)土體內(nèi)力的支撐預(yù)應(yīng)力變化復(fù)雜,同時(shí)支撐加力不對(duì)稱,中隔土體受力不均勻,產(chǎn)生偏壓,造成中隔土墻不穩(wěn)定,出現(xiàn)中隔土體破壞,造成嚴(yán)重的安全隱患;如上下線分開(kāi)施工,在后序施工的線路土方開(kāi)挖過(guò)程中,形成的縱向土體位移不均勻,使已施工的相鄰結(jié)構(gòu)受力和結(jié)構(gòu)位移不均勻,造成已施工成型的結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、破壞,為確保施工安全,避免結(jié)構(gòu)位置發(fā)生偏移,取消上、下行線間的中隔土體,將上、下線基坑合為一個(gè)基坑,同時(shí)開(kāi)挖。 (2)工期分析:通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,在保證安全的前提下,攪拌樁數(shù)量減少、攪拌樁日施工進(jìn)度明顯加快,由8ｍ·ｄ-1提高至12ｍ·ｄ-1,同時(shí)通過(guò)將第二道支撐提至頂板上20ｃｍ,避免換撐,縮短了原設(shè)計(jì)中的邊墻養(yǎng)護(hù)時(shí)間,加快了施工進(jìn)度。 (3)環(huán)境分析:在ＤＫ18+631.239～+377段區(qū)間兩側(cè)無(wú)高層、重要建筑物,附近無(wú)地下管線,圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后,周邊環(huán)境不會(huì)受到影響。 (4)費(fèi)用分析:本優(yōu)化方案Ｈ型鋼節(jié)約費(fèi)用約410萬(wàn)元,圍檁、支撐及結(jié)構(gòu)增加費(fèi)用約250萬(wàn)元,綜合節(jié)約工程費(fèi)用約160萬(wàn)元。 4優(yōu)化方案 (1)ＤＫ18+631.239～+509上、下行線路間勁性水泥攪拌樁及深層水泥攪拌樁取消,上下行線路間土體與上、下行線一起整體開(kāi)挖,坑底進(jìn)行抽條地基加固,支撐鋼管(?609—16)加長(zhǎng)對(duì)撐;ＤＫ18+631.239～+509段上、下線主體結(jié)構(gòu)頂板采用橫梁結(jié)構(gòu)連接,橫梁凈距為2ｍ/道,寬1ｍ,厚度與頂板相同。具體形式見(jiàn)圖3、4。 (2)原設(shè)計(jì):ＤＫ18+631.239～+438.1采用Φ850勁性水泥攪拌樁,每孔插700×300×14×20型鋼圍護(hù)。優(yōu)化為:ＤＫ18+631.239～+571.239采用Φ850樁,隔一孔插兩根700×300×13×24型鋼圍護(hù);ＤＫ18+571.239～438.1采用Φ850勁性水泥攪拌樁,隔孔插700×300×13×24型鋼圍護(hù),ＤＫ18+438.1～ＤＫ18+377Φ650勁性水泥攪拌樁每孔插500×300×14×20型鋼圍護(hù),優(yōu)化為?650勁性水泥攪拌樁隔孔插500×300×11×18型鋼圍護(hù)。 (3)將ＤＫ18+631.239～ＤＫ18+438.1段圈梁高程由原高度降至地面下2ｍ;將ＤＫ18+438.1～ＤＫ18+377冠梁高程由原高度降至地面下1ｍ,型鋼頂面高程同圈梁高程一致,地面需進(jìn)行放坡,坡面采用土釘砂漿防護(hù),ＤＫ18+631.239～+377段第一道支撐改設(shè)在圈梁上,第二道支撐設(shè)在主體結(jié)構(gòu)的頂板上20ｃｍ處。 優(yōu)化后施工圖見(jiàn)圖3～5。5 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化節(jié)約工程成本,降低了施工難度,加快了施工進(jìn)度;通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工發(fā)現(xiàn)優(yōu)化中未充分考慮上海地下水位較高這一特點(diǎn),導(dǎo)致冠梁與ＳＭＷ工法接口處局部有滲水現(xiàn)象。
3 設(shè)計(jì)優(yōu)化原因 本工程區(qū)間地下線部分,開(kāi)挖深度相對(duì)較淺,最深處也只有12.8ｍ,地層為砂性粘土和粉質(zhì)粘土, 同時(shí)基坑開(kāi)挖深度2倍范圍內(nèi)無(wú)高層、重要建筑物,并且地基進(jìn)行了雙液注漿加固,與上海其他地鐵基坑同類圍護(hù)結(jié)構(gòu)相對(duì)具有可優(yōu)化性,同時(shí)通過(guò)受力計(jì)算,完全滿足安全要求。 (1)安全分析:ＤＫ18+631.239～509上、下行線路間土體較薄,最窄處為3.48ｍ,最寬處為7.9ｍ,且基坑最深處為12.8ｍ,如上、下行同時(shí)施工,基坑開(kāi)挖和支撐架設(shè)時(shí)土體內(nèi)力的支撐預(yù)應(yīng)力變化復(fù)雜,同時(shí)支撐加力不對(duì)稱,中隔土體受力不均勻,產(chǎn)生偏壓,造成中隔土墻不穩(wěn)定,出現(xiàn)中隔土體破壞,造成嚴(yán)重的安全隱患;如上下線分開(kāi)施工,在后序施工的線路土方開(kāi)挖過(guò)程中,形成的縱向土體位移不均勻,使已施工的相鄰結(jié)構(gòu)受力和結(jié)構(gòu)位移不均勻,造成已施工成型的結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、破壞,為確保施工安全,避免結(jié)構(gòu)位置發(fā)生偏移,取消上、下行線間的中隔土體,將上、下線基坑合為一個(gè)基坑,同時(shí)開(kāi)挖。 (2)工期分析:通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,在保證安全的前提下,攪拌樁數(shù)量減少、攪拌樁日施工進(jìn)度明顯加快,由8ｍ·ｄ-1提高至12ｍ·ｄ-1,同時(shí)通過(guò)將第二道支撐提至頂板上20ｃｍ,避免換撐,縮短了原設(shè)計(jì)中的邊墻養(yǎng)護(hù)時(shí)間,加快了施工進(jìn)度。 (3)環(huán)境分析:在ＤＫ18+631.239～+377段區(qū)間兩側(cè)無(wú)高層、重要建筑物,附近無(wú)地下管線,圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后,周邊環(huán)境不會(huì)受到影響。 (4)費(fèi)用分析:本優(yōu)化方案Ｈ型鋼節(jié)約費(fèi)用約410萬(wàn)元,圍檁、支撐及結(jié)構(gòu)增加費(fèi)用約250萬(wàn)元,綜合節(jié)約工程費(fèi)用約160萬(wàn)元。 4優(yōu)化方案 (1)ＤＫ18+631.239～+509上、下行線路間勁性水泥攪拌樁及深層水泥攪拌樁取消,上下行線路間土體與上、下行線一起整體開(kāi)挖,坑底進(jìn)行抽條地基加固,支撐鋼管(?609—16)加長(zhǎng)對(duì)撐;ＤＫ18+631.239～+509段上、下線主體結(jié)構(gòu)頂板采用橫梁結(jié)構(gòu)連接,橫梁凈距為2ｍ/道,寬1ｍ,厚度與頂板相同。具體形式見(jiàn)圖3、4。 (2)原設(shè)計(jì):ＤＫ18+631.239～+438.1采用Φ850勁性水泥攪拌樁,每孔插700×300×14×20型鋼圍護(hù)。優(yōu)化為:ＤＫ18+631.239～+571.239采用Φ850樁,隔一孔插兩根700×300×13×24型鋼圍護(hù);ＤＫ18+571.239～438.1采用Φ850勁性水泥攪拌樁,隔孔插700×300×13×24型鋼圍護(hù),ＤＫ18+438.1～ＤＫ18+377Φ650勁性水泥攪拌樁每孔插500×300×14×20型鋼圍護(hù),優(yōu)化為?650勁性水泥攪拌樁隔孔插500×300×11×18型鋼圍護(hù)。 (3)將ＤＫ18+631.239～ＤＫ18+438.1段圈梁高程由原高度降至地面下2ｍ;將ＤＫ18+438.1～ＤＫ18+377冠梁高程由原高度降至地面下1ｍ,型鋼頂面高程同圈梁高程一致,地面需進(jìn)行放坡,坡面采用土釘砂漿防護(hù),ＤＫ18+631.239～+377段第一道支撐改設(shè)在圈梁上,第二道支撐設(shè)在主體結(jié)構(gòu)的頂板上20ｃｍ處。 優(yōu)化后施工圖見(jiàn)圖3～5。5 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化節(jié)約工程成本,降低了施工難度,加快了施工進(jìn)度;通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工發(fā)現(xiàn)優(yōu)化中未充分考慮上海地下水位較高這一特點(diǎn),導(dǎo)致冠梁與ＳＭＷ工法接口處局部有滲水現(xiàn)象。
