1、概述
1.1 工程概況?
崗廈站為深圳市地鐵一期工程一號線上的一座車站,它位于福華路與彩田路交匯處地下,車站在福華路下方,橫穿彩田路,呈東西向布置。車站有效站臺長度中心里程為CK7+194.951.?
車站周圍建筑物和人口密集,福華路與彩田路交通十分繁忙。在福華路與彩田路交匯處的四角為高層建筑,車站西部南北兩側(cè)為結(jié)構(gòu)較差的八層民房。站區(qū)范圍地下管線眾多,計有雨水、污水、給水、煤氣、電力電纜等30多條,其中彩田路東西兩側(cè)雨、污水管埋深4m多,特別是彩田路東側(cè)11萬伏電纜埋設于車站上方。在車站西南側(cè)14m處有較大斷面的電纜隧道。?
車站主體結(jié)構(gòu)為地下兩層三跨框架結(jié)構(gòu),長220.1m,寬21.9m,高12.8m,埋深16m多。車站及周圍環(huán)境詳見圖1車站總平面圖。
1.2 車站結(jié)構(gòu)設計要求
崗廈站結(jié)構(gòu)設計除滿足一般地鐵車站設計要求外,在車站投標、初步設計期間以及隨后的施工圖設計中,深圳市交管局、供電局、國土規(guī)劃局、業(yè)主和專家對車站設計分別提出了一些特殊的要求,涉及結(jié)構(gòu)上的主要有下面幾點;?
。1)在車站8個月施工期間,要求彩田路半幅施工、半幅通車,并在8個月后全幅通車。?
。2)11萬伏電纜改遷費用大,且無處遷移,要求車站施工中采取原地保護措施,保證正常供電。?
。3)彩田路范圍內(nèi)車站頂板要落低至地面下4.5m,以滿足彩田路雨、污水管的埋設要求。由此帶來中部站廳層層高降低,業(yè)主要求該處設中庭,以便站廳層和站臺層連成一體,增加視覺高度效果。?
。4)車站圍護結(jié)構(gòu)不采用地下連續(xù)墻,建議采用造價較低的矩形人工挖孔樁。?
1.3 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件?
站區(qū)范圍內(nèi)上覆第四系全新統(tǒng)人工堆積層(Q4ml)、沖積層(Q4al)及第四系殘積層(Q4el),下伏燕山期花崗巖(r53),各地層分布詳見圖2車站地質(zhì)縱斷面圖。
1.3.1 工程地質(zhì)條件?
(1) 人工堆積層?
、 素填土(粉質(zhì)粘土):主要為堅硬狀態(tài),局部為硬塑,含砂礫及少量碎石,為中壓縮土,層厚0~8.0m.為Ⅱ類土,Ⅰ類圍巖。?
② 素填土(粘土):主要為堅硬狀態(tài),局部為硬塑、可塑,為中壓縮土,層厚0~7.5m,為Ⅱ類土,Ⅰ類圍巖。?
。2) 沖積層?
① 粘土:主要為堅硬狀態(tài),局部為硬塑、可塑,局部含砂礫,層厚0~5.9m.為Ⅱ類土,Ⅱ類圍巖。
、 粉質(zhì)粉土:主要為硬塑狀態(tài),局部為軟塑、堅硬,含砂礫,為高壓縮土,層厚0~?6.8m.為Ⅱ類土,Ⅱ類圍巖。?
、 粉砂:松散,很濕~飽和,局部含粉粒、粘粒及少量有機質(zhì),層厚0~4.1m.為Ⅰ類土,Ⅰ類圍巖。?
、 中砂:松散~中密,飽和,含粉粒、粘粒,層厚0~4.9m.為Ⅰ類土,Ⅰ類圍巖。? ⑤ 粗砂:松散~稍密,飽和,含粉粒、粘粒,層厚0~3.4m.為Ⅰ類土,Ⅰ類圍巖。? 上述砂層分布于車站西端與區(qū)間交界處。?
。3)殘積層?
① 砂質(zhì)粘性土:主要為堅硬狀態(tài),局部為硬塑、可塑、軟塑,為高壓縮性土,層厚0~16.0m.為Ⅲ類土,Ⅱ類圍巖。?
② 礫質(zhì)粘性土:主要為堅硬狀態(tài),局部為硬塑、可塑,為高壓縮性土,層厚0~?17.7m?。為Ⅲ類土,Ⅱ類圍巖。?
(4)花崗巖?
、 全風化花崗巖:呈土夾砂礫狀,為中壓縮性土,頂面埋深18.0~25.2m.為Ⅲ類土,Ⅱ類圍巖。?
② 強風化花崗巖:呈砂礫狀,頂面埋深20.0~28.0m.為Ⅳ類土,Ⅲ類圍巖。?
③ 中等風化花崗巖:呈碎塊及短柱狀,頂面埋深22.1~30,5m.為Ⅴ類土,Ⅲ類圍巖。?
④ 微風化花崗巖:呈柱狀,節(jié)理裂隙發(fā)育,頂面埋深22.5~31.6m.為Ⅵ類土,Ⅴ類圍巖。?
1.3.2 水文地質(zhì)條件?
本場地地下水按賦存介質(zhì)為第四系孔隙潛水及基巖裂隙水。?
第四系孔隙潛水主要賦存于砂類土、粘性土及殘積土中,其中砂類土層具中等透水~強透水性,粘性土及殘積層具弱透水性,為相對隔水層。?
基巖裂隙水賦存于花崗巖風化層中,花崗巖全風化巖具弱透水性,為相對隔水層,強風化及中等風化巖具中等透水性。?
勘探期間地下水埋深1.5~4.3m,高程4.27~1.19m,水位變幅0.5~1.5m.地下水對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性,CK7+175~CK7+341.101段地下水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具弱溶解性、中等分解性腐蝕,綜合評價其腐蝕等級為中等腐蝕。
2、車站結(jié)構(gòu)設計特色
2.1 車站圍護結(jié)構(gòu)采用矩形人工挖孔樁,并兼作車站主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻?
崗廈站設計招投標方案的圍護結(jié)構(gòu)為地下連續(xù)墻,后經(jīng)專家評審,提出地下墻造價高,可采用造價較低的人工挖孔樁。我們根據(jù)崗廈站周圍環(huán)境對車站基坑位移要求高的特點,采用1X1.5m的矩形榫接人工挖孔樁,其整體性和防水效果較好,在側(cè)壓力作用下樁水平位移較小。為加強樁的整體剛度和防水性能,設計了榫接的凹樁和凸樁,在榫接處設鋼板丁基橡膠膩子止水帶及遇水膨脹橡膠止水條,并在凹樁兩側(cè)水平鋼筋端部預埋與凸樁水平鋼筋連接的鋼筋連接器,使矩形挖孔樁整體性類似于地下連續(xù)墻。
由于彩田路要求盡快恢復全幅通車,車站頂板采取逆筑的施工方法,相應車站結(jié)構(gòu)板與樁通過預埋在樁內(nèi)的鋼筋連接器實現(xiàn)連接,逆筑時側(cè)墻采用單層墻比雙層墻施工方便,也節(jié)省了內(nèi)襯,同時矩形挖孔樁1m的厚度能滿足車站結(jié)構(gòu)設計的要求。防水增加內(nèi)防水層,即用水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料涂抹矩形挖孔樁內(nèi)側(cè),高度自頂板面至底板底,并在頂板、底板與樁結(jié)合面的縱向設遇水膨脹膩子止水條。因此崗廈站矩形人工挖孔樁既作車站的圍護結(jié)構(gòu),又作為車站主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻。?
2.2 車站中部半幅施工、半幅通車的結(jié)構(gòu)措施?
根據(jù)彩田路東半幅車站先施工的要求,為了在車站中部8個月施工期間保證彩田路半幅施工、半幅通車,我們在彩田路中線附近設車站東部基坑封頭樁,封頭樁采用φ800鉆孔灌注樁,自地面深至基坑底下8m,并設三道角撐,使東部基坑開挖時,彩田路西半幅繼續(xù)通車。彩田路東半幅車站逆筑頂板澆筑的同時,在封頭樁邊和彩田路東側(cè)的頂板上筑兩道0.5m厚的鋼筋混凝土擋墻,以便彩田路東半幅恢復通車后,擋墻承受車輛和道路下土層的側(cè)壓力。彩田路東半幅通車后,可進行西半幅開挖、支撐和逆筑頂板的施工,并在彩田路西側(cè)的頂板上筑一道0.5m厚的鋼筋混凝土擋墻,在頂板上覆土后可實現(xiàn)彩田路全幅通車。
2.3 車站中部半逆筑法施工,其它順筑法施工?
施工期間為了彩田路盡快實現(xiàn)全幅通車,車站中部頂板采用逆筑施工方法。頂板及頂板梁支承在鋼管混凝土柱和挖孔樁上。鋼管混凝土柱強度高,承載力大,并先行施工。由于頂板上覆土4.5m,每根鋼管混凝土柱承載超過1 000t.鋼管混凝土柱采用外徑為0.6m的16Mn鋼制成的厚20mm的鋼管,鋼管內(nèi)澆筑C40混凝土。柱下基礎為?φ1600人工挖孔樁,樁底擴大為φ2600,支承在中風化花崗巖上。為了鋼管混凝土柱與站廳板縱梁、底板縱梁連接,在鋼管相應部位上焊接抗拉、抗剪鋼板,部分縱梁受拉鋼筋焊接在抗拉鋼板上,抗剪鋼板則將縱梁剪力傳遞到鋼管混凝土柱。?
逆筑頂板底土層承載力大部分高于100kPa,小于100kPa的土層需換填后筑土模,澆筑頂板。
除車站中部頂板逆筑外,其它部分均為順作,方便了逆筑頂板下的出土。?
2.4 車站中部設中庭?
車站中部站廳板在兩個自動扶梯、樓梯處開兩個17.93m×8.26m的大孔,為承受孔兩側(cè)站廳板垂直荷載,除車站側(cè)墻外,孔周設縱向梁、橫向梁和鋼吊桿。橫向梁分別支承在車站中立柱和站廳板縱梁上,縱向梁支承在挑出的橫向梁和錨固在頂板暗梁內(nèi)50鋼吊桿上。孔兩側(cè)站廳板自身作為水平梁承受車站側(cè)墻外的水平向水土側(cè)壓力,并支承在孔兩端的站廳板上。中庭內(nèi)無站廳板縱梁,中立柱為中庭柱。
2.5 11萬伏電纜支托保護方案設計?
崗廈站11萬伏電纜位于彩田路東側(cè),距彩田路中心線的30m處橫穿車站基坑。該電纜預埋在9根?φ200PVC管內(nèi),PVC管用890×1700的C15混凝土固定后埋于道路下。?
我們采用鋼棧橋支托方案來保護11萬伏電纜混凝土保護塊,鋼棧橋兩端支承在車站外側(cè)5m的承臺上,承臺下為兩根φ1000的鉆孔灌注樁作基礎,鉆孔灌注樁底至中風化花崗巖。
鋼棧橋為角鋼組成的空間桁架,高3.5m,寬2.8m,長30m.為避免挖開電纜混凝土保護塊下土層澆筑承臺梁,鋼棧橋采用下沉式,承臺梁底高于電纜保護塊頂部。鋼棧橋先制作的側(cè)面兩榀桁架分別吊裝在承臺梁上,并用桁架頂部桿件加以連接。混凝土保護塊下采用人工間隔挖土,每隔1m挖土后,馬上用一根工25的工字鋼支托保護塊,工字鋼兩端用高強度螺栓固定在棧橋側(cè)面桁架的下弦節(jié)點板上。鋼棧橋底部斜桿和內(nèi)腹加勁桿,待支托工字鋼安裝后連接,以形成完整的空間桁架結(jié)構(gòu)。車站施工完畢后,頂板覆土時,在頂板上砌磚墻支承棧橋底部支托的混凝土保護塊,并在磚墻間保護塊下回填砂墊層后,拆除鋼棧橋。
3、結(jié)論?
車站結(jié)構(gòu)設計頗好地滿足了深圳市有關(guān)部門和地鐵公司的要求,特別是實現(xiàn)彩田路半幅施工、半幅通車,將地鐵施工對交通的影響減到最低程度;11萬伏電纜的原位支托保護,大大節(jié)省了搬遷的費用和停電時間,產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益;車站內(nèi)因地制宜地設計了兩個中庭,這在全國地鐵設計中為首創(chuàng)項目,豐富了車站內(nèi)部的空間變化。另外,車站中部頂板為加快彩田路全幅通車時間,采用頂板逆作的施工方法;車站側(cè)墻采用矩形人工挖孔樁的單層墻,這在深圳地鐵設計中也是特有的。
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