摘 要 本文主要介绍了上海轨道交通9号线泗九区间ｓｍｗ工法围护结构的设计优化,通过优化缩短了工期,减少了工程造价,降低了施工难度。为同类工程施工提供了经验。
关键词 围护结构 设计优化
1 工程概况
上海轨道交通9号线泗九区间全长658.986ｍ,共有地下及地上两部分组成,其中地下部分344.239ｍ,起讫里程为ｄｋ18+631.239～ｄｋ18+287;地上部分314.747ｍ,起讫里程为ｄｋ18+287～ｄｋ18+972.253。采用明挖法施工,基坑最大开挖深度12.80ｍ,最大开挖宽度20.75ｍ,其中ｄｋ18+631239～ｄｋ18+205基坑围护结构采用ｓｍｗ工法,ｄｋ18+065～ｄｋ18+205段,沪松公路侧基坑围护采用格栅型水泥土挡墙.地下部分结构为闭合式单孔、双孔及三孔箱型框架结构,地上部分结构为“ｕ”型坞式结构。
2 原围护设计情况
地下线围护结构为ｓｍｗ工法围护,基底加固采用双液注浆加固,加固深度为基底下4ｍ。支撑水平间距为3ｍ/道,设计围檩为400ｍｍ×250ｍｍ×12ｍｍ×15ｍｍ。
原设计地下部分围护结构平面图如图1,剖面图如图2。
3 设计优化原因
本工程区间地下线部分,开挖深度相对较浅,最深处也只有12.8ｍ,地层为砂性粘土和粉质粘土, 同时基坑开挖深度2倍范围内无高层、重要建筑物,并且地基进行了双液注浆加固,与上海其他地铁基坑同类围护结构相对具有可优化性,同时通过受力计算,完全满足安全要求。
(1)安全分析:ｄｋ18+631.239～509上、下行线路间土体较薄,最窄处为3.48ｍ,最宽处为7.9ｍ,且基坑最深处为12.8ｍ,如上、下行同时施工,基坑开挖和支撑架设时土体内力的支撑预应力变化复杂,同时支撑加力不对称,中隔土体受力不均匀,产生偏压,造成中隔土墙不稳定,出现中隔土体破坏,造成严重的安全隐患;如上下线分开施工,在后序施工的线路土方开挖过程中,形成的纵向土体位移不均匀,使已施工的相邻结构受力和结构位移不均匀,造成已施工成型的结构开裂、破坏,为确保施工安全,避免结构位置发生偏移,取消上、下行线间的中隔土体,将上、下线基坑合为一个基坑,同时开挖。
(2)工期分析:通过围护结构的优化,在保证安全的前提下,搅拌桩数量减少、搅拌桩日施工进度明显加快,由8ｍ·ｄ-1提高至12ｍ·ｄ-1,同时通过将第二道支撑提至顶板上20ｃｍ,避免换撑,缩短了原设计中的边墙养护时间,加快了施工进度。
(3)环境分析:在ｄｋ18+631.239～+377段区间两侧无高层、重要建筑物,附近无地下管线,围护结构优化后,周边环境不会受到影响。
(4)费用分析:本优化方案ｈ型钢节约费用约410万元,围檩、支撑及结构增加费用约250万元,综合节约工程费用约160万元。
4 优化方案
(1) ｄｋ18+631.239～+509上、下行线路间劲性水泥搅拌桩及深层水泥搅拌桩取消,上下行线路间土体与上、下行线一起整体开挖,坑底进行抽条地基加固,支撑钢管(609—16)加长对撑;ｄｋ18+631.239～+509段上、下线主体结构顶板采用横梁结构连接,横梁净距为2ｍ/道,宽1ｍ,厚度与顶板相同。具体形式见图3、4。
(2) 原设计:ｄｋ18+631.239～+438.1采用φ850劲性水泥搅拌桩,每孔插700×300×14×20型钢围护。优化为:ｄｋ18+631.239～+571.239采用φ850桩,隔一孔插两根700×300×13×24型钢围护;ｄｋ18+571.239～438.1采用φ850劲性水泥搅拌桩,隔孔插700×300×13×24型钢围护,ｄｋ18+438.1～ｄｋ18+377φ650劲性水泥搅拌桩每孔插500×300×14×20型钢围护,优化为650劲性水泥搅拌桩隔孔插500×300×11×18型钢围护。
(3)将ｄｋ18+631.239～ｄｋ18+438.1段圈梁高程由原高度降至地面下2ｍ;将ｄｋ18+438.1～ｄｋ18+377冠梁高程由原高度降至地面下1ｍ,型钢顶面高程同圈梁高程一致,地面需进行放坡,坡面采用土钉砂浆防护,ｄｋ18+631.239～+377段第一道支撑改设在圈梁上,第二道支撑设在主体结构的顶板上20ｃｍ处。
优化后施工图见图3～5。
5 结束语
通过设计优化节约工程成本,降低了施工难度,加快了施工进度;通过现场施工发现优化中未充分考虑上海地下水位较高这一特点,导致冠梁与ｓｍｗ工法接口处局部有渗水现象。
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