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      地鐵工程基坑支護(hù)方案選型與經(jīng)濟(jì)分析

      2011-06-19 05:33:38宋林海中鐵二十四局集團(tuán)安徽公司
      上海鐵道增刊 2011年2期
      關(guān)鍵詞:路站紫云段長(zhǎng)度

      宋林海 中鐵二十四局集團(tuán)安徽公司

      1 概況

      合肥市軌道交通一號(hào)線試驗(yàn)段位于合肥市濱湖新區(qū),其中Ⅰ標(biāo)段為錦銹大道站(含)~中山路站(不含),起訖里程為K20+296.6~K22+868,全長(zhǎng) 2.572 km,包含錦銹大道站、紫云路站、錦銹大道站~紫云路站區(qū)間、紫云路站~中山路站區(qū)間,主要工程內(nèi)容為車站及區(qū)間土建工程(含設(shè)備安裝配合、裝修配合、驗(yàn)收、缺陷責(zé)任期修復(fù)、保修期保修等)。

      根據(jù)地質(zhì)資料,從上至下依次為:人工填土層(素填土①層、雜填土①層)、第四紀(jì)沉積層(粘土②層、粉質(zhì)粘土②1層、粉細(xì)砂②2層)、第三紀(jì)基巖(全風(fēng)化粉砂巖③層)、白堊紀(jì)基巖(強(qiáng)風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)砂巖④層、④1層)。地下水埋深約4.9~8.3 m。

      設(shè)計(jì)提供的基坑支護(hù)方案是:錦繡大道站-紫云路站區(qū)間,基坑兩側(cè)采用圍護(hù)樁及內(nèi)支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu);紫云路站-中山路站區(qū)間,基坑兩側(cè)采用圍護(hù)樁及內(nèi)支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)。

      考慮到工期、施工工藝、工程造價(jià)等因素,將圍護(hù)樁及內(nèi)支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化為放坡開挖、圍護(hù)樁及錨桿的支護(hù)結(jié)構(gòu)。以下主要從技術(shù)角度和經(jīng)濟(jì)角度介紹。

      2 基坑支護(hù)方案選型

      2.1 支護(hù)方案選型

      根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-99)要求,并且參考國(guó)內(nèi)該類基坑工程的成功施工經(jīng)驗(yàn),考慮采用以下施工方案:⑴錦繡大道站-紫云路站區(qū)間(K20+497.401~K20+800):東側(cè)放坡開挖、西側(cè)圍護(hù)樁及錨桿,錦繡大道站-紫云路站區(qū)間(K20+800~K21+500):東西兩側(cè)采用圍護(hù)樁及錨桿,錦繡大道站-紫云路站區(qū)間(K21+500~K21+853):東側(cè)放坡開挖、西側(cè)圍護(hù)樁及錨桿。⑵紫云路站-中山路站區(qū)間(K22+018.3~K22+867.8):東側(cè)放坡開挖、西側(cè)圍護(hù)樁及錨桿。

      其中,鋼筋混凝土樁采用C30鉆孔樁,直徑0.8 m,間距1.0 m,按照計(jì)算配筋,樁長(zhǎng)根據(jù)基坑深度確定。樁頂部設(shè)置通長(zhǎng)的冠梁,采用構(gòu)造配筋。錨桿采用1根φ32 mmHRB400鋼筋,第1、2道錨桿自由段長(zhǎng)度6.0 m,錨固段長(zhǎng)度15.0 m;第3道錨桿自由段長(zhǎng)度6.0 m,錨固段長(zhǎng)度25.0 m。

      2.2 計(jì)算內(nèi)容與要點(diǎn)

      主要計(jì)算內(nèi)容包括:支護(hù)結(jié)構(gòu)(鉆孔灌注樁)內(nèi)力變形計(jì)算;錨桿計(jì)算;鋼圍檁計(jì)算;支護(hù)結(jié)構(gòu)(鉆孔灌注樁)配筋計(jì)算;整體穩(wěn)定性計(jì)算;抗傾覆計(jì)算;抗隆起計(jì)算;抗突涌計(jì)算;抗?jié)B流穩(wěn)定性計(jì)算;地表沉降計(jì)算。對(duì)于《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-99)中沒有的計(jì)算內(nèi)容,參考《上海市基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)程》(DBJ08-61-97)作補(bǔ)充計(jì)算。

      由于基坑一側(cè)的道路需要運(yùn)行,因此考慮車道荷載(10.0 kPa)及施工荷載(4.0 kPa)。支護(hù)結(jié)構(gòu)(鉆孔灌注樁)內(nèi)力變形計(jì)算,考慮以下7種工況(以3道錨桿為例):開挖至4.0 m、安裝第1道錨桿、開挖至7.5 m、安裝第2道錨桿、開挖至11.0 m、安裝第3道錨桿、開挖至基底14.0 m,并采用水土合算的方法計(jì)算土壓力。

      錨桿計(jì)算時(shí),其水平夾角采用15°,自由段長(zhǎng)度依據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-99)確定,錨固段長(zhǎng)度依據(jù)計(jì)算值確定。實(shí)際采用的參數(shù)是:?jiǎn)慰?,孔?50 mm;錨桿采用1根φ32 mmHRB400鋼筋;第1、2、3道錨桿自由段長(zhǎng)度6.0 m,第1、2道錨桿的錨固段長(zhǎng)度15.0 m,第3道錨桿的錨固段長(zhǎng)度25.0 m;錨桿間距1.0 m。鋼圍檁(連續(xù)梁)近似按照簡(jiǎn)支梁計(jì)算,支護(hù)結(jié)構(gòu)(鉆孔灌注樁)根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2002)計(jì)算配筋。其余計(jì)算內(nèi)容:整體穩(wěn)定性根據(jù)是否考慮錨桿作用分別計(jì)算,抗傾覆計(jì)算和抗隆起參照《上海市基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)程》(DBJ08-61-97)計(jì)算,抗?jié)B流穩(wěn)定性和抗突涌計(jì)算,地表沉降計(jì)算等,均符合規(guī)范要求。

      按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-99)要求,需要進(jìn)行錨桿試驗(yàn),以檢驗(yàn)錨桿受力的可靠性。試驗(yàn)結(jié)果表明,錨固體的受力可以滿足計(jì)算要求,為變更施工方案提供了條件。

      為保證圍護(hù)樁之間的土體穩(wěn)定性,采用鋼筋網(wǎng)片及噴射混凝土,鋼筋網(wǎng)片與圍護(hù)樁內(nèi)鋼筋相互連接。圍護(hù)樁頂部的土體采用硬化及排水溝等措施,防止雨水侵入樁后土體內(nèi)。施工中錨桿上方嚴(yán)禁挖土,以保證錨桿的覆土厚度滿足要求;同時(shí),在基坑頂部,兩倍基坑深度范圍內(nèi)禁止堆積土體或其他重物,以防產(chǎn)生額外荷載。

      放坡開挖段采用坡度1:1,并設(shè)置1 m寬的工作平臺(tái)??紤]到施工時(shí)間較長(zhǎng),為防止雨水沖刷坡面,采用土釘固定的鋼筋網(wǎng)及噴漿護(hù)面,分段設(shè)置。

      經(jīng)計(jì)算,擬采用的放坡開挖、圍護(hù)樁及錨桿支護(hù)方案在技術(shù)上是可行的。

      3 經(jīng)濟(jì)分析

      方案優(yōu)化前后,施工項(xiàng)目發(fā)生增減,并由此引起單價(jià)發(fā)生相應(yīng)變化。優(yōu)化前后施工項(xiàng)目、數(shù)量、單價(jià)及最終成本分析詳見表1。根據(jù)成本發(fā)生變化的因素,可分為以下三種類型。

      表1 成本分析對(duì)照表

      ⑴優(yōu)化后項(xiàng)目增加。錨桿及鋼圍檁共增加成本834.9萬元。

      ⑵優(yōu)化后項(xiàng)目取消。鋼支撐取消后節(jié)約成本1 122.2萬元。

      ⑶優(yōu)化后項(xiàng)目數(shù)量增加或減少。鉆孔樁及冠梁工程量減少,節(jié)約成本1 135.9萬元?;油谕凉こ塘吭黾?65 000 m3,但同時(shí)因取消鋼支撐,工作面變寬,土方開挖工效提高,土方開挖單價(jià)由原先8元/m3降低為3元/m3,土方施工費(fèi)用節(jié)約成本80.5萬元。噴混凝土工程量增加2416 m3,因噴射混凝土施工工藝由全部垂直噴射改為部分傾斜噴射,其單價(jià)由原先995.41元/m3降低為969.58元/m3,增加施工成本230.4萬元。

      根據(jù)上述分析,方案優(yōu)化后施工成本共節(jié)約1273.2905萬元??梢钥闯鰧?duì)成本優(yōu)化貢獻(xiàn)最大的為鉆孔樁工程數(shù)量減少,其次為鋼支撐取消,再次為挖方單價(jià)降低。

      4 結(jié)束語

      按照優(yōu)化后的施工方案,該基坑工程已順利竣工?,F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形與應(yīng)力、土壓力、地表沉降等各項(xiàng)參數(shù)滿足《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-99)要求。

      通過該基坑工程的支護(hù)方案選型,表明施工圖審核和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研對(duì)于合理選擇施工方案是關(guān)鍵的第一步,同時(shí)參考類似工程經(jīng)驗(yàn)、選擇合理技術(shù)參數(shù)也是非常重要的環(huán)節(jié)。因地制宜,加強(qiáng)基坑監(jiān)測(cè),即時(shí)反饋、分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),合理組織,保證了施工安全、實(shí)現(xiàn)了工程創(chuàng)效。

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