某地鐵車站抗拔樁設(shè)計(jì)

王 銘 欣

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京　102600)

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某地鐵車站抗拔樁設(shè)計(jì)

王 銘 欣

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京102600)

以某地鐵車站為例，介紹了該車站所在區(qū)域的地質(zhì)條件，針對車站抗浮不滿足規(guī)范要求的情況，提出了設(shè)置壓頂梁及抗拔樁同時參與抗浮的設(shè)計(jì)方案，通過計(jì)算分析，指出該方案的采用可滿足車站的抗浮要求。

地鐵車站，抗拔樁，抗浮

20世紀(jì)50年代以來，隨著我國城市軌道交通行業(yè)的蓬勃發(fā)展，在參考國內(nèi)外既有工程經(jīng)驗(yàn)及改革創(chuàng)新的過程中，城市軌道交通設(shè)計(jì)日趨規(guī)范、成熟。包括車站基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)，車站梁、板、柱設(shè)計(jì)及優(yōu)化，車站抗震及風(fēng)險(xiǎn)專項(xiàng)設(shè)計(jì)等等在內(nèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在城市軌道交通發(fā)展過程中逐漸規(guī)范、成熟。本文為車站壓頂梁參與抗浮不滿足規(guī)范要求的情況下，采用抗拔樁共同作為抗浮措施參與抗浮的設(shè)計(jì)。

1　工程概況

車站為11.5 m島式車站，設(shè)有單渡線，標(biāo)準(zhǔn)段采用單柱雙跨(局部雙柱三跨)地下2層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)段寬度20.6 m，總長290.6 m。車站覆土深度1.3 m～4.1 m，中心里程處覆土約3.0 m。

2　地質(zhì)條件

①-1雜填土：黃褐、灰褐等雜色，松散～稍密，干燥～稍濕。主要由混凝土、瀝青、碎石及少量黏性土等組成，局部地段由泥巖巖塊組成。本段內(nèi)均有分布，層厚0.50 m～17.10 m，為新近回填土，回填時間小于5年，該層均一性差，多為欠壓密土，自重固結(jié)尚未完成，結(jié)構(gòu)疏松，具強(qiáng)度較低、壓縮性高、荷重易變形等特點(diǎn)。④-9卵石土：灰黃色，濕～飽和，稍密～密實(shí)為主，局部松散。卵石成分以巖漿巖、變質(zhì)巖類巖石為主。磨圓度較好，以亞圓形為主，少量圓形，分選性差，一般呈中風(fēng)化～微風(fēng)化，少量呈強(qiáng)風(fēng)化。卵石含量一般為60%～70%，粒徑以2 cm～20 cm為主，最大粒徑30 cm以上，充填物主要為黏性土、細(xì)、中砂及圓礫。⑤-2強(qiáng)風(fēng)化泥巖：暗紅色、紫紅色。巖質(zhì)軟，敲擊聲悶，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。產(chǎn)狀一般呈水平狀，水平節(jié)理較發(fā)育，局部地段產(chǎn)狀為345°∠34°。巖芯多呈碎塊狀，少量短柱狀，巖芯手可折斷。層厚0.30 m～12.50 m，層頂標(biāo)高447.71 m～506.76 m。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)，含水率ω=14.2%；天然密度ρ=2.11 g/cm3。設(shè)計(jì)參數(shù)建議值見表1。

表1　設(shè)計(jì)參數(shù)建議值表

3　抗浮計(jì)算

3.1抗拔樁參與抗浮前

根據(jù)地勘報(bào)告，取覆土最淺，地面高程為485.2 m，頂板覆土厚2.254 m處，按每延米進(jìn)行驗(yàn)算，抗浮設(shè)防水位高程為485 m，相對于地面以下0.2 m。車站結(jié)構(gòu)外緣寬24.3 m，高14.27 m。

結(jié)構(gòu)自重：W=2 516.43 kN。

覆土有效重力：G=(0.2×20+2.054×10)×24.3×1=596.322 kN。

水浮力：W水=10×14.27×24.3×1=3 467.61 kN。

不滿足抗浮要求,需壓頂梁及抗拔樁同時作為抗浮措施參與抗浮。

3.2抗拔樁參與抗浮后

結(jié)構(gòu)自重：W=2 516.43 kN。

覆土有效重力：G=(0.2×20+2.054×10)×24.3×1=596.322 kN。

樁自重:W樁=237.247 kN。

冠梁及壓頂梁自重:W梁=55.25 kN。

樁側(cè)摩阻力:W側(cè)摩阻力=822.526 kN。

水浮力：W水=10×14.27×24.3×1=3 467.61 kN。

滿足抗浮要求。

4　抗拔樁計(jì)算

抗拔樁按使用年限100年進(jìn)行設(shè)計(jì)，抗拔樁用軸向拉力設(shè)計(jì)值計(jì)算承載力，用軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算，抗拔樁最大裂縫寬度限值為0.20。

于車站后期須鑿除圍護(hù)樁段設(shè)置φ1 800抗拔樁，抗拔樁持力層位于⑤-2強(qiáng)風(fēng)化泥巖層和⑤-3中風(fēng)化泥巖中，該土層水下鉆孔樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值為：qsik=107 kPa。

則每延米抗拔樁提供的抗拔力設(shè)計(jì)為：

4.1KBZ1

KBZ1按7.3 m間距進(jìn)行計(jì)算，由計(jì)算得：

需抗拔樁提供抗拔力為：

FKB=[1.15×水浮力-(結(jié)構(gòu)自重+覆土重)]×7.3=[1.15×3 368.04-(2 402.32+78.64)]×7.3=10 163.69 kN。

抗拔樁有效長度為：

故取抗拔樁有效長度為15 m，單根抗拔樁軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值為：

單根抗拔樁軸向拉力設(shè)計(jì)值為：

配筋計(jì)算:

抗拔樁強(qiáng)度理論配筋值為：

抗拔樁實(shí)際配筋為50E32，As=40 212 mm2，最大裂縫寬度ω=0.187<0.2。

4.2KBZ2(標(biāo)準(zhǔn)段)

KBZ2按9.6 m間距進(jìn)行計(jì)算，由計(jì)算得：

需抗拔樁提供抗拔力為：

FKB=[1.15×水浮力-(結(jié)構(gòu)自重+覆土重)]×9.6=(1.15×2 731.56-2 405.55)×9.6=7 063.14 kN。

抗拔樁有效長度為：

故取抗拔樁有效長度為21 m。

單根抗拔樁軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值為：

單根抗拔樁軸向拉力設(shè)計(jì)值為：

配筋計(jì)算:

抗拔樁強(qiáng)度理論配筋值為：

抗拔樁實(shí)際配筋為65E32，As=52 260 mm2，最大裂縫寬度ω=0.194<0.2。

5　結(jié)語

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，車站覆土深度等現(xiàn)有條件，通過計(jì)算，車站抗浮不滿足規(guī)范要求，通過計(jì)算，在設(shè)置壓頂梁的同時，設(shè)置抗拔樁參與抗浮，其中KBZ1有效長度為15 m，KBZ2有效長度為21 m，同時進(jìn)行了配筋計(jì)算及裂縫寬度驗(yàn)算。通過以上計(jì)算，車站在設(shè)置壓頂梁及抗拔樁同時參與抗浮的情況下，滿足抗浮要求。

[1]葉俊能，劉干斌.考慮圍護(hù)摩阻力的地鐵車站結(jié)構(gòu)抗浮安全設(shè)計(jì)[J].巖土力學(xué)，2010(sup)：279-283.

[2]張景花.地鐵車站的抗浮設(shè)計(jì)[J].山西建筑，2010,36(8)：122-123.

[3]袁正如.地下工程的抗浮設(shè)計(jì)[J].地下空間，2004,24(1)：41-43.

[4]李廣信，吳劍敏.關(guān)于地下結(jié)構(gòu)浮力計(jì)算的若干問題[J].土工基礎(chǔ)，2003,17(3)：39-41.

[5]李廣濤.廣州地鐵暹崗站的抗浮計(jì)算分析[J]．隧道建設(shè)，2013(33):937-941.

Uplift pile design of the subway station

Wang Mingxin

(ChinaRailway5thSurvey&DesignInstituteGroupCo.,Ltd,Beijing102600,China)

Taking the subway station as an example, the paper introduces the subway station geology conditions. Since the anti-floating doesn’t meet demands, it puts forward anti-floating design scheme of combining setting top beam with uplift pile. Through computation analysis, it finally points out that: applying the above-mentioned scheme can meet anti-floating demand of the subway station.

subway station, uplift pile, anti-floating

1009-6825(2016)08-0111-03

2016-01-05

王銘欣(1987- )，女，助理工程師

U231.4

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