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当今国内外盾构隧道防水技术比较谈

时间:2014-04-14  来源:  编辑:  浏览:752次
在车站西南侧m处有较大断面的电缆隧道….万伏电缆支托保护方案设计岗厦站万伏电缆位于彩田路东侧,距彩田路中心线的m处横穿车站基坑…彩田路东半幅车站逆筑顶板浇筑的同时,在封头桩边和彩田路东侧的顶板上筑两道.m厚的钢筋混凝土挡墙,以便彩田路东半幅恢复通车后,挡墙承受车辆和道路下土层的侧压力…我们采用钢栈桥支托方案来保护万伏电缆混凝土保护块,钢栈桥两端支承在车站外
当今国内外盾构隧道防水技术比较谈1、概述

1.1工程概况

岗厦站为深圳市地铁一期工程一号线上的一座车站,它位于福华路与彩田路交汇处地下,车站在福华路下方,横穿彩田路,呈东西向布置。车站有效站台长度中心里程为CK7+1194.951.

车站周围建筑物和人口密集,福华路与彩田路交通十分繁忙。在福华路与彩田路交汇处的四角为高层建筑,车站西部南北两侧为结构较差的八层民房。站区范围地下管线众多,计有雨水、污水、给水、煤气、电力电缆等30多条,其中彩田路东西两侧雨、污水管埋深4m多,特别是彩田路东侧11万伏电缆埋设于车站上方。在车站西南侧14m处有较大断面的电缆隧道。

车站主体结构为地下两层三跨框架结构,长220.1m,宽21.9m,高12.8m,埋深16m多。车站及周围环境详见图1车站总平面图。

1.2车站结构设计要求

岗厦站结构设计除满足一般地铁车站设计要求外,在车站投标、初步设计期间以及随后的施工图设计中,深圳市交管局、供电局、国土规划局、业主和专家对车站设计分别提出了一些特殊的要求,涉及结构上的主要有下面几点;

(1)在车站8个月施工期间,要求彩田路半幅施工、半幅通车,并在8个月后全幅通车。

(2)11万伏电缆改迁费用大,且无处迁移,要求车站施工中采取原地保护措施,保证正常供电。

(3)彩田路范围内车站顶板要落低至地面下4.5m,以满足彩田路雨、污水管的埋设要求。由此带来中部站厅层层高降低,业主要求该处设中庭,以便站厅层和站台层连成一体,增加视觉高度效果。

(4)车站围护结构不采用地下连续墙,建议采用造价较低的矩形人工挖孔桩。

1.3工程地质与水文地质条件

站区范围内上覆第四系全新统人工堆积层(Q4ml)、冲积层(Q4al)及第四系残积层(Q4el),下伏燕山期花岗岩(r53),各地层分布详见图2车站地质纵断面图。

1.3.1工程地质条件

(1)人工堆积层

①素填土(粉质粘土):主要为坚硬状态,局部为硬塑,含砂砾及少量碎石,为中压缩土,层厚0~8.0m.为Ⅱ类土,Ⅰ类围岩。

②素填土(粘土):主要为坚硬状态,局部为硬塑、可塑,为中压缩土,层厚0~7.5m,为Ⅱ类土,Ⅰ类围岩。

(2)冲积层

①粘土:主要为坚硬状态,局部为硬塑、可塑,局部含砂砾,层厚0~5.9m.为Ⅱ类土,Ⅱ类围岩。

②粉质粉土:主要为硬塑状态,局部为软塑、坚硬,含砂砾,为高压缩土,层厚0~6.8m.为Ⅱ类土,Ⅱ类围岩。

③粉砂:松散,很湿~饱和,局部含粉粒、粘粒及少量有机质,层厚0~4.1m.为Ⅰ类土,Ⅰ类围岩。

④中砂:松散~中密,饱和,含粉粒、粘粒,层厚0~4.9m.为Ⅰ类土,Ⅰ类围岩。

⑤粗砂:松散~稍密,饱和,含粉粒、粘粒,层厚0~3.4m.为Ⅰ类土,Ⅰ类围岩。上述砂层分布于车站西端与区间交界处。

(3)残积层

①砂质粘性土:主要为坚硬状态,局部为硬塑、可塑、软塑,为高压缩性土,层厚0~16.0m.为Ⅲ类土,Ⅱ类围岩。

②砾质粘性土:主要为坚硬状态,局部为硬塑、可塑,为高压缩性土,层厚0~17.7m。为Ⅲ类土,Ⅱ类围岩。

(4)花岗岩

①全风化花岗岩:呈土夹砂砾状,为中压缩性土,顶面埋深18.0~25.2m.为Ⅲ类土,Ⅱ类围岩。

②强风化花岗岩:呈砂砾状,顶面埋深20.0~28.0m.为Ⅳ类土,Ⅲ类围岩。

③中等风化花岗岩:呈碎块及短柱状,顶面埋深22.1~30,5m.为Ⅴ类土,Ⅲ类围岩。

④微风化花岗岩:呈柱状,节理裂隙发育,顶面埋深22.5~31.6m.为Ⅵ类土,Ⅴ类围岩。

1.3.2水文地质条件

本场地地下水按赋存介质为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水。

第四系孔隙潜水主要赋存于砂类土、粘性土及残积土中,其中砂类土层具中等透水~强透水性,粘性土及残积层具弱透水性,为相对隔水层。

基岩裂隙水赋存于花岗岩风化层中,花岗岩全风化岩具弱透水性,为相对隔水层,强风化及中等风化岩具中等透水性。

勘探期间地下水埋深1.5~4.3m,高程4.27~1.19m,水位变幅0.5~1.5m.地下水对钢结构具弱腐蚀性,CK7+175~CK7+341.101段地下水对钢筋混凝土结构具弱溶解性、中等分解性腐蚀,综合评价其腐蚀等级为中等腐蚀。

2、车站结构设计特色

2.1车站围护结构采用矩形人工挖孔桩,并兼作车站主体结构侧墙

岗厦站设计招投标方案的围护结构为地下连续墙,后经专家评审,提出地下墙造价高,可采用造价较低的人工挖孔桩。我们根据岗厦站周围环境对车站基坑位移要求高的特点,采用1X1.5m的矩形榫接人工挖孔桩,其整体性和防水效果较好,在侧压力作用下桩水平位移较小。为加强桩的整体刚度和防水性能,设计了榫接的凹桩和凸桩,在榫接处设钢板丁基橡胶腻子止水带及遇水膨胀橡胶止水条,并在凹桩两侧水平钢筋端部预埋与凸桩水平钢筋连接的钢筋连接器,使矩形挖孔桩整体性类似于地下连续墙。

由于彩田路要求尽快恢复全幅通车,车站顶板采取逆筑的施工方法,相应车站结构板与桩通过预埋在桩内的钢筋连接器实现连接,逆筑时侧墙采用单层连续墙。

由于彩田路要求尽快恢复全幅通车,车站顶板采取逆筑的施工方法,相应车站结构板与桩通过预埋在桩内的钢筋连接器实现连接,逆筑时侧墙采用单层墙比双层墙施工方便,也节省了内衬,同时矩形挖孔桩1m的厚度能满足车站结构设计的要求。防水增加内防水层,即用水泥基渗透结晶型防水涂料涂抹矩形挖孔桩内侧,高度自顶板面至底板底,并在顶板、底板与桩结合面的纵向设遇水膨胀腻子止水条。因此岗厦站矩形人工挖孔桩既作车站的围护结构,又作为车站主体结构侧墙。

2.2车站中部半幅施工、半幅通车的结构措施

根据彩田路东半幅车站先施工的要求,为了在车站中部8个月施工期间保证彩田路半幅施工、半幅通车,我们在彩田路中线附近设车站东部基坑封头桩,封头桩采用φ800钻孔灌注桩,自地面深至基坑底下8m,并设三道角撑,使东部基坑开挖时,彩田路西半幅继续通车。彩田路东半幅车站逆筑顶板浇筑的同时,在封头桩边和彩田路东侧的顶板上筑两道0.5m厚的钢筋混凝土挡墙,以便彩田路东半幅恢复通车后,挡墙承受车辆和道路下土层的侧压力。彩田路东半幅通车后,可进行西半幅开挖、支撑和逆筑顶板的施工,并在彩田路西侧的顶板上筑一道0.5m厚的钢筋混凝土挡墙,在顶板上覆土后可实现彩田路全幅通车。

2.3车站中部半逆筑法施工,其它顺筑法施工

施工期间为了彩田路尽快实现全幅通车,车站中部顶板采用逆筑施工方法。顶板及顶板梁支承在钢管混凝土柱和挖孔桩上。钢管混凝土柱强度高,承载力大,并先行施工。由于顶板上覆土4.5m,每根钢管混凝土柱承载超过1000t.钢管混凝土柱采用外径为0.6m的16Mn钢制成的厚20mm的钢管,钢管内浇筑C40混凝土。柱下基础为φ1600人工挖孔桩,桩底扩大为φ2600,支承在中风化花岗岩上。为了钢管混凝土柱与站厅板纵梁、底板纵梁连接,在钢管相应部位上焊接抗拉、抗剪钢板,部分纵梁受拉钢筋焊接在抗拉钢板上,抗剪钢板则将纵梁剪力传递到钢管混凝土柱。

逆筑顶板底土层承载力大部分高于100kPa,小于100kPa的土层需换填后筑土模,浇筑顶板。

除车站中部顶板逆筑外,其它部分均为顺作,方便了逆筑顶板下的出土。

2.4车站中部设中庭

车站中部站厅板在两个自动扶梯、楼梯处开两个17.93m×8.26m的大孔,为承受孔两侧站厅板垂直荷载,除车站侧墙外,孔周设纵向梁、横向梁和钢吊杆。横向梁分别支承在车站中立柱和站厅板纵梁上,纵向梁支承在挑出的横向梁和锚固在顶板暗梁内50钢吊杆上。孔两侧站厅板自身作为水平梁承受车站侧墙外的水平向水土侧压力,并支承在孔两端的站厅板上。中庭内无站厅板纵梁,中立柱为中庭柱。

2.511万伏电缆支托保护方案设计

岗厦站11万伏电缆位于彩田路东侧,距彩田路中心线的30m处横穿车站基坑。该电缆预埋在9根φ200PVC管内,PVC管用890×1700的C15混凝土固定后埋于道路下。

我们采用钢栈桥支托方案来保护11万伏电缆混凝土保护块,钢栈桥两端支承在车站外侧5m的承台上,承台下为两根φ1000的钻孔灌注桩作基础,钻孔灌注桩底至中风化花岗岩。

钢栈桥为角钢组成的空间桁架,高3.5m,宽2.8m,长30m.为避免挖开电缆混凝土保护块下土层浇筑承台梁,钢栈桥采用下沉式,承台梁底高于电缆保护块顶部。钢栈桥先制作的侧面两榀桁架分别吊装在承台梁上,并用桁架顶部杆件加以连接。混凝土保护块下采用人工间隔挖土,每隔1m挖土后,马上用一根工25的工字钢支托保护块,工字钢两端用高强度螺栓固定在栈桥侧面桁架的下弦节点板上。钢栈桥底部斜杆和内腹加劲杆,待支托工字钢安装后连接,以形成完整的空间桁架结构。车站施工完毕后,顶板覆土时,在顶板上砌砖墙支承栈桥底部支托的混凝土保护块,并在砖墙间保护块下回填砂垫层后,拆除钢栈桥。

3、结论

车站结构设计颇好地满足了深圳市有关部门和地铁公司的要求,特别是实现彩田路半幅施工、半幅通车,将地铁施工对交通的影响减到最低程度;11万伏电缆的原位支托保护,大大节省了搬迁的费用和停电时间,产生了巨大的经济效益和社会效益;车站内因地制宜地设计了两个中庭,这在全国地铁设计中为首创项目,丰富了车站内部的空间变化。另外,车站中部顶板为加快彩田路全幅通车时间,采用顶板逆作的施工方法;车站侧墙采用矩形人工挖孔桩的单层墙,这在深圳地铁设计中也是特有的。





来源:项目管理网

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