軌道交通明挖隧道工程設(shè)計(jì)摘　要:結(jié)合工程概況,介紹了工程設(shè)計(jì)技術(shù)及創(chuàng)新要點(diǎn),通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)受力、現(xiàn)場(chǎng)情況的分析和研究,對(duì)基坑和主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述,工程實(shí)踐表明,收到了良好的施工效果,可為以后的同類工程提供數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞:明挖隧道,基坑,主體結(jié)構(gòu),配筋設(shè)計(jì)1 工程概況 本明挖隧道工程呈南北走向,隧道兩端與盾構(gòu)段相連。地理位置在廣州市番禺區(qū)欖塘村和東沙村一帶,地形開(kāi)闊平坦,多為果園、農(nóng)田、菜地、水塘。起訖里程為:YDK21+887~YDK23+278,隧道長(zhǎng)1391m,存車線長(zhǎng)264m,隧道單線總長(zhǎng)3046m,總建筑面積約17800m2。 本工程采用明挖隧道法施工,隧道埋深在3.0m~7.0m之間。線路最大縱坡10‰,最小縱坡2‰。線間距為7.789m→5.0m→11.864m變化。本工程線路變化頻繁,隧道附屬設(shè)施較多。2　工程設(shè)計(jì)技術(shù)及創(chuàng)新要點(diǎn) 1)地鐵區(qū)間隧道與新光快速路工程結(jié)合建設(shè),減少工程投資。由于待建設(shè)的新光快速路是番禺區(qū)南北走向60m寬的城市快速主干道,地鐵三號(hào)線漢市區(qū)間隧道沿此道路,地鐵工程充分利用新光路的紅線范圍作為工程用地和施工用地。這樣兩項(xiàng)工程同用一塊地,地鐵工程節(jié)約施工用地約2.8萬(wàn)m2,并實(shí)行統(tǒng)一征地減少較多征地、借地的繁瑣過(guò)程,爭(zhēng)取施工工期。在地鐵隧道施工完畢后按路基要求及標(biāo)高回填土方,減少了路基施工對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成的影響。線路設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合路面標(biāo)高,合理調(diào)整隧道縱剖面設(shè)計(jì),考慮隧道覆土控制在2.5m~4.5m之間,有效地控制外荷載,使主體結(jié)構(gòu)斷面更合理,降低工程造價(jià)。 2)隧道基坑采用放坡大開(kāi)挖,部分采用攪拌樁加固或土釘支護(hù),取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。隧道所經(jīng)之地多為果園、農(nóng)田、菜地、魚(yú)塘,基坑邊只有少量三層、四層的民房,且地鐵區(qū)間隧道與新光快速路合建,因此給放坡開(kāi)挖提供了充足的施工用地。在基坑南端地段受用地、鄰近構(gòu)筑物的影響采用了土釘墻支護(hù)。此方案比同等條件下采用Φ1.0m鉆孔樁加內(nèi)支撐圍護(hù)減少工程投資約980萬(wàn)元。 3)區(qū)間線路復(fù)雜,隧道附屬結(jié)構(gòu)多。由于從漢溪站到市橋站區(qū)間總長(zhǎng)為6km多,行車速度為100km/h~120km/h,除長(zhǎng)1.3km明挖段,其余均為盾構(gòu)法隧道。明挖段中部左線外側(cè)設(shè)置了約260m長(zhǎng)的臨時(shí)存車線,在存車線起、終點(diǎn)處設(shè)置了左右線單渡線,還有地鐵區(qū)間必要的附屬結(jié)構(gòu):軌排井、聯(lián)絡(luò)通道、水泵房、廢水池、風(fēng)機(jī)房、跟隨所等。 4)首次采用土建結(jié)構(gòu)斷面擴(kuò)大、漸變作卸壓,解決減弱壓力變化率,滿足了運(yùn)營(yíng)要求,提高了乘坐的舒適度。由于單渡線及存車線設(shè)置,出現(xiàn)多個(gè)左右線互通的大斷面,通風(fēng)系統(tǒng)模擬計(jì)算顯示,若不對(duì)壓力突變的地點(diǎn)進(jìn)行特別處理,列車高速通過(guò)中間風(fēng)井時(shí)車頭的最高壓力變化率將達(dá)到990Pa,車尾的壓力變化率也將達(dá)到640Pa,這已經(jīng)大大超出了標(biāo)準(zhǔn)要求,壓力變化率過(guò)高將導(dǎo)致乘客耳膜產(chǎn)生刺痛不適感覺(jué)。通過(guò)分析壓力變化率,在存在壓力突變的隧道段對(duì)卸壓方案進(jìn)行比較。綜合運(yùn)營(yíng)、經(jīng)濟(jì)、施工各方面的優(yōu)缺點(diǎn),采用在突變點(diǎn)后100m隧道段斷面擴(kuò)大、漸變的卸壓方案,即結(jié)構(gòu)斷面的凈寬度及凈高度沿隧道縱向漸變,此方案增加土建設(shè)計(jì)及施工難度,但運(yùn)營(yíng)安全性較高,將為以后的地鐵運(yùn)營(yíng)節(jié)省成本。行車速度不受影響,為今后類似工程提供了可借鑒的范例。 5)為滿足隧道功能要求,隧道主體結(jié)構(gòu)斷面變化頻繁、復(fù)雜多樣,按形式、尺寸等共分有15種斷面。分別對(duì)每種斷面進(jìn)行斷面設(shè)計(jì)、配筋設(shè)計(jì),針對(duì)隧道不同地段,滿足隧道限界、功能要求的前提下精心設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)最經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)斷面,控制工程量。 6)本著“安全、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、高效”的原則,遵循以人為本,技術(shù)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念,利用廣州地鐵總公司豐富的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn),指導(dǎo)本工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)。本項(xiàng)目土建工程承包合同價(jià)為6129萬(wàn)元,隧道單線總長(zhǎng)為3046.71m,單線延米為2.012萬(wàn)元。3　基坑設(shè)計(jì) 本明挖段所經(jīng)之地均為農(nóng)田、果園,地勢(shì)開(kāi)闊而平坦。施工期間對(duì)地面沉降要求不嚴(yán),基坑采用分級(jí)放坡開(kāi)挖方案。 1)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):基坑側(cè)壁安全等級(jí)為二級(jí),重要性系數(shù)取1.0基坑邊坡抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)不小于1.3,抗滑移系數(shù)不小于1.3;基坑邊坡最大水平位移不大于0.4%H,且不大于50mm;地面最大沉降不大于0.3%H(H為基坑深度)。荷載取值:水土自重及附加荷載;地面超載為20kN/m2。砂性土采用水土分算,其余土層采用水土合算。 2)隧道基坑深為9m~15m,1∶1分三級(jí)放坡,每一坡高控制在5.0m之內(nèi)。坡面用縱橫間距2.5m的Φ16鋼釬釘掛網(wǎng)距250mm的Φ6.5鋼筋網(wǎng),噴射100mm厚的C15混凝土護(hù)面,并設(shè)縱橫間距2.5m的Φ50泄水管。 3)對(duì)于軟弱土層邊坡地段,在基坑開(kāi)挖前,采用縱橫間距為1m的Φ500攪拌樁,預(yù)先加固地層。同時(shí)對(duì)地下水發(fā)育地段用相互咬合150mm的Φ500攪拌樁作止水帷幕,邊坡用縱橫間距1m的Φ500攪拌樁加固地層,坡腳打Φ45(t=4)@500,L=2m的鋼管樁一排,以保證基坑邊坡的安全。 4)對(duì)特殊地段:端頭盾構(gòu)井及施工用地受限制的邊坡采用了土釘墻支護(hù),8m~12m長(zhǎng)縱橫間距1.5m的Φ28鋼筋錨桿,土釘墻坡為65°~75°,坡面掛網(wǎng)、噴混凝土。 5)采用《理正深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件F-SPW》進(jìn)行局部抗拉設(shè)計(jì)、整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)、土釘設(shè)計(jì)。基坑計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1~表3。4　主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本明挖段主體結(jié)構(gòu)均為箱形框架結(jié)構(gòu),有單箱、雙箱、三箱、四箱、五箱5種形式,按其結(jié)構(gòu)尺寸大小分,結(jié)構(gòu)斷面共有15種之多,并且有不少的斷面在寬度及高度上沿其長(zhǎng)度方向還是不斷有所變化的。4.1主體結(jié)構(gòu)按平面框架進(jìn)行受力分析、配筋設(shè)計(jì)主體結(jié)構(gòu)斷面匯總見(jiàn)表4。4.2 主體結(jié)構(gòu)的防水 結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)所遵循原則:“以防為主、防排截堵相結(jié)合、因地制宜、綜合治理。”明挖區(qū)間的隧道結(jié)構(gòu)防水等級(jí)為二級(jí);風(fēng)機(jī)房、配電房的防水等級(jí)為一級(jí)。以結(jié)構(gòu)自防水為重點(diǎn),附加外防水層為輔,特別要處理好施工縫、變形縫的防水問(wèn)題。 結(jié)構(gòu)頂板及邊墻采用自粘性改性瀝青防水卷材、底板采用EVA防水卷材全外包防水。主體結(jié)構(gòu)沿縱向長(zhǎng)度每間隔12m左右設(shè)環(huán)向施工縫,每間隔60m左右設(shè)變形縫。5　結(jié)語(yǔ) 廣州市軌道交通三號(hào)線漢溪站—市橋站區(qū)間明挖段隧道工程于2003年5月16日開(kāi)工,于2005年1月31日完工,總工期為626d,于2006年順利通過(guò)工程驗(yàn)收,并順利移交建設(shè)單位,現(xiàn)廣州三號(hào)線地鐵已投入運(yùn)營(yíng)。　　本明挖隧道設(shè)計(jì)主要根據(jù)工程的實(shí)際情況、場(chǎng)地條件和工程特點(diǎn)及難點(diǎn)等方面進(jìn)行具體分析,遵循以人為本,技術(shù)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念,對(duì)主體結(jié)構(gòu)、基坑方案等方面進(jìn)行合理的分析和設(shè)計(jì),滿足了工程的需要;在施工中,以信息化技術(shù)進(jìn)行指導(dǎo),克服了地質(zhì)條件復(fù)雜、場(chǎng)地低洼、雨季施工、工期要求緊等不利因素,最終取得了成功,而且節(jié)省了建設(shè)成本,加快了建設(shè)速度,并為以后的地鐵運(yùn)營(yíng)節(jié)省了成本。參考文獻(xiàn):[1]施仲衡.地下鐵道設(shè)計(jì)與施工[M].西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社,1997.[2]DBJ/T15-20-97,建筑基坑支護(hù)工程技術(shù)規(guī)程[S].[3]GJB02-98,廣州地區(qū)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)定[S].