上海軌道交通9號線基坑圍護設計優化摘 要 本文主要介紹了上海軌道交通9號線泗九區間ＳＭＷ工法圍護結構的設計優化,通過優化縮短了工期,減少了工程造價,降低了施工難度。為同類工程施工提供了經驗。關鍵詞 圍護結構 設計優化1工程概況 上海軌道交通9號線泗九區間全長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,基坑最大開挖深度12.80ｍ,最大開挖寬度20.75ｍ,其中ＤＫ18+631239～ＤＫ18+205基坑圍護結構采用ＳＭＷ工法,ＤＫ18+065～ＤＫ18+205段,滬松公路側基坑圍護采用格柵型水泥土擋墻.地下部分結構為閉合式單孔、雙孔及三孔箱型框架結構,地上部分結構為“Ｕ”型塢式結構。2原圍護設計情況 地下線圍護結構為ＳＭＷ工法圍護,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,設計圍檁為400ｍｍ×250ｍｍ×12ｍｍ×15ｍｍ。原設計地下部分圍護結構平面圖如圖1,剖面圖如圖2。
3 設計優化原因 本工程區間地下線部分,開挖深度相對較淺,最深處也只有12.8ｍ,地層為砂性粘土和粉質粘土, 同時基坑開挖深度2倍范圍內無高層、重要建筑物,并且地基進行了雙液注漿加固,與上海其他地鐵基坑同類圍護結構相對具有可優化性,同時通過受力計算,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、下行同時施工,基坑開挖和支撐架設時土體內力的支撐預應力變化復雜,同時支撐加力不對稱,中隔土體受力不均勻,產生偏壓,造成中隔土墻不穩定,出現中隔土體破壞,造成嚴重的安全隱患;如上下線分開施工,在后序施工的線路土方開挖過程中,形成的縱向土體位移不均勻,使已施工的相鄰結構受力和結構位移不均勻,造成已施工成型的結構開裂、破壞,為確保施工安全,避免結構位置發生偏移,取消上、下行線間的中隔土體,將上、下線基坑合為一個基坑,同時開挖。 (2)工期分析:通過圍護結構的優化,在保證安全的前提下,攪拌樁數量減少、攪拌樁日施工進度明顯加快,由8ｍ·ｄ-1提高至12ｍ·ｄ-1,同時通過將第二道支撐提至頂板上20ｃｍ,避免換撐,縮短了原設計中的邊墻養護時間,加快了施工進度。 (3)環境分析:在ＤＫ18+631.239～+377段區間兩側無高層、重要建筑物,附近無地下管線,圍護結構優化后,周邊環境不會受到影響。 (4)費用分析:本優化方案Ｈ型鋼節約費用約410萬元,圍檁、支撐及結構增加費用約250萬元,綜合節約工程費用約160萬元。 4優化方案 (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、下行線一起整體開挖,坑底進行抽條地基加固,支撐鋼管(?609—16)加長對撐;ＤＫ18+631.239～+509段上、下線主體結構頂板采用橫梁結構連接,橫梁凈距為2ｍ/道,寬1ｍ,厚度與頂板相同。具體形式見圖3、4。 (2)原設計: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。優化為:ＤＫ18+631.239～+571.239采用Φ850樁,隔一孔插兩根700×300×13×24型鋼圍護;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,ＤＫ18+438.1～ＤＫ18+377Φ650勁性水泥攪拌樁每孔插500×300×14×20型鋼圍護,優化為?650勁性水泥攪拌樁隔孔插500×300×11×18型鋼圍護。 (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,地面需進行放坡,坡面采用土釘砂漿防護,ＤＫ18+631.239～+377段第一道支撐改設在圈梁上,第二道支撐設在主體結構的頂板上20ｃｍ處。 優化后施工圖見圖3～5。5 結束語 通過設計優化節約工程成本,降低了施工難度,加快了施工進度;通過現場施工發現優化中未充分考慮上海地下水位較高這一特點,導致冠梁與ＳＭＷ工法接口處局部有滲水現象。
3 設計優化原因 本工程區間地下線部分,開挖深度相對較淺,最深處也只有12.8ｍ,地層為砂性粘土和粉質粘土, 同時基坑開挖深度2倍范圍內無高層、重要建筑物,并且地基進行了雙液注漿加固,與上海其他地鐵基坑同類圍護結構相對具有可優化性,同時通過受力計算,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、下行同時施工,基坑開挖和支撐架設時土體內力的支撐預應力變化復雜,同時支撐加力不對稱,中隔土體受力不均勻,產生偏壓,造成中隔土墻不穩定,出現中隔土體破壞,造成嚴重的安全隱患;如上下線分開施工,在后序施工的線路土方開挖過程中,形成的縱向土體位移不均勻,使已施工的相鄰結構受力和結構位移不均勻,造成已施工成型的結構開裂、破壞,為確保施工安全,避免結構位置發生偏移,取消上、下行線間的中隔土體,將上、下線基坑合為一個基坑,同時開挖。 (2)工期分析:通過圍護結構的優化,在保證安全的前提下,攪拌樁數量減少、攪拌樁日施工進度明顯加快,由8ｍ·ｄ-1提高至12ｍ·ｄ-1,同時通過將第二道支撐提至頂板上20ｃｍ,避免換撐,縮短了原設計中的邊墻養護時間,加快了施工進度。 (3)環境分析:在ＤＫ18+631.239～+377段區間兩側無高層、重要建筑物,附近無地下管線,圍護結構優化后,周邊環境不會受到影響。 (4)費用分析:本優化方案Ｈ型鋼節約費用約410萬元,圍檁、支撐及結構增加費用約250萬元,綜合節約工程費用約160萬元。 4優化方案 (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、下行線一起整體開挖,坑底進行抽條地基加固,支撐鋼管(?609—16)加長對撐;ＤＫ18+631.239～+509段上、下線主體結構頂板采用橫梁結構連接,橫梁凈距為2ｍ/道,寬1ｍ,厚度與頂板相同。具體形式見圖3、4。 (2)原設計: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。優化為:ＤＫ18+631.239～+571.239采用Φ850樁,隔一孔插兩根700×300×13×24型鋼圍護;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,ＤＫ18+438.1～ＤＫ18+377Φ650勁性水泥攪拌樁每孔插500×300×14×20型鋼圍護,優化為?650勁性水泥攪拌樁隔孔插500×300×11×18型鋼圍護。 (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,地面需進行放坡,坡面采用土釘砂漿防護,ＤＫ18+631.239～+377段第一道支撐改設在圈梁上,第二道支撐設在主體結構的頂板上20ｃｍ處。 優化后施工圖見圖3～5。5 結束語 通過設計優化節約工程成本,降低了施工難度,加快了施工進度;通過現場施工發現優化中未充分考慮上海地下水位較高這一特點,導致冠梁與ＳＭＷ工法接口處局部有滲水現象。
