地鐵某區(qū)間隧道穿越天橋托換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工.doc

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1、地鐵某區(qū)間隧道穿越天橋托換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工摘　要:深圳地鐵僑—華區(qū)間隧道需穿越兩座人行天橋,因天橋基礎(chǔ)為擴(kuò)大基礎(chǔ),允許沉降30mm,而相似地層礦山法暗挖施工降水、開挖引起的地表沉降達(dá)60～102mm,因此,必須采取必要的加固或托換措施,才能保證隧道穿越時(shí)該人行天橋的安全。根據(jù)該段工程的地質(zhì)情況,經(jīng)認(rèn)真研究和多方面的分析比較,設(shè)計(jì)采用鋼管樁托換方案,天橋?qū)嶋H沉降為23mm,順利解決了隧道穿越兩座人行天橋的關(guān)鍵問題關(guān)鍵詞:隧道;天橋;托換結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì);施工技術(shù)1　　工程概況深圳地鐵一期工程延長(zhǎng)段僑城東—華僑城區(qū)間隧道需穿

2、越兩座允許沉降為30mm的人行天橋,而根據(jù)沉降觀測(cè),采用一般礦山法暗挖施工的相似地層,因降水、開挖引起的地表沉降達(dá)60～133mm,不能滿足人行天橋基礎(chǔ)的允許沉降要求,因此,必須采取必要的加固或托換措施,才能保證隧道穿越時(shí)人行天橋的安全。僑城東—華僑城區(qū)間隧道全長(zhǎng)873.2m,在SK15+438、SK15+731處,需穿越兩座基礎(chǔ)為擴(kuò)大基礎(chǔ)的人行天橋,每座天橋有2個(gè)橋墩座落在隧道的正上方,天橋基底部距地鐵隧道洞頂8.6～11m。天橋基礎(chǔ)置于粘土層上,其下為礫砂層、礫(砂)質(zhì)粘性土層、全風(fēng)化花崗巖等,土質(zhì)分布不均,

3、結(jié)構(gòu)分散,厚度變化大,地下水位較高。由于兩座人行天橋均為鋼筋混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu),橋墩沉降對(duì)其結(jié)構(gòu)安全的影響較大。為保證地鐵施工地面沉降≤30mm、保證人行天橋的結(jié)構(gòu)安全和深南大道正常通行,從鋼管樁托換方案、旋噴樁止水帷幕止水加洞內(nèi)大管棚支護(hù)方案、地表跟蹤注漿及洞內(nèi)大管棚支護(hù)方案中,通過分析比較,選擇了鋼管樁托換方案。2　設(shè)計(jì)方案2.1　鋼管樁托換方案原理鋼管樁托換方案是由微型嵌巖鋼管灌注樁及包樁托梁組成的剛性結(jié)構(gòu)體系,對(duì)人行天橋橋墩基礎(chǔ)進(jìn)行托換,并通過預(yù)壓穩(wěn)壓封樁技術(shù)措施,預(yù)先完成包樁托換梁和鋼管托換樁的變形,讓大

4、部分橋墩荷載在隧道暗挖前預(yù)先轉(zhuǎn)移到托換體系,并傳遞到受暗挖隧道施工影響較小的巖層上,從而保證人行天橋的安全。2.2　托換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)托換樁設(shè)在隧道兩側(cè)距隧道開挖線50cm以外,每側(cè)各設(shè)3根?300mm鋼管灌注樁,下鋼管?219mm,樁端低于隧道底5m,且入中風(fēng)化巖1m,設(shè)計(jì)單樁承載力692kN。鋼筋砼托梁位于地面下原擴(kuò)大基礎(chǔ)上,托梁與橋墩柱固定連接,形成剛性支撐。托換梁與隧道中線垂直布置,為8m×2.9m×1.0m的C30雙肢鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),單肢截面為500mm×1000mm,托梁中部與橋墩墩柱錨結(jié),鋼管樁與托梁

5、在預(yù)壓封樁后,用同級(jí)砼填充樁梁間預(yù)留間隙,連接成整體。托換及加固結(jié)構(gòu)示意見圖1。4圖1　天橋基礎(chǔ)托換及加固結(jié)構(gòu)斷面圖1.2.3　托換結(jié)構(gòu)計(jì)算托換結(jié)構(gòu)示意見圖2。2.2.3.1　托梁受力計(jì)算(1)荷載:集中荷載P=恒載+活載=1660kN×1.2+221kN×1.4=2301.4kN均布荷載(托梁自重)q=0.65×1×26×233.8kN/m(2)單肢斷面:b×h=650×1000mm,4I=bh3/12=650×10003÷12=5.42×1010mm混凝土為C30,fc=9.6N/mm2鋼筋選用HRB335級(jí)

6、,fy!=300N/mm2(3)受力圖見圖3。(4)受力計(jì)算:①支座反力:=16.9×2=RA=QA=Pb/L+qL1/2=2301×3.9÷7.0+16.9×2×8/2=1417.2kN圖2　天橋托換結(jié)構(gòu)示意圖圖3　受力圖RB=QB=Pa/L+qL1/2=2301×3.1÷7.0+16.9×2×8/2=1154.2kN②內(nèi)力計(jì)算:單肢梁彎矩M=Pab/L=1/2×2301×3.1×3.9÷7.0=1987kN·m梁自重引起彎矩M自=1/8×16.9×72=103.5kN·mM總=1987+103.5=2090.

7、58kN·mPab③撓度:f=9EIl　(a2+2ab)31.51×106×3100=9×5.42×1010×3.0×104×7000(39002+2×3100×3900)3=4.97mmf=4.97mm<L/250=7000/250=28mm滿足撓度要求。2.3.2　鋼管樁承載力驗(yàn)算地基承載力見表1?！　胃摴軜对试S承載力〔P〕=1/2(UΣiLiατi+αAσR)式中:U———樁的周長(zhǎng),m;α、iα樁周摩阻力和樁底承載力影響系數(shù);Li———各土層厚度,m;τi與Li對(duì)應(yīng)土層與樁壁極限摩阻力,kPa;A

8、樁底面積,m2;σ4R樁尖處的極限承載力?！睵單〕=1/2〔0.942×(0.6×7.3×90+0.6×13.9×80+0.9×3.8×80)+0.6×0.0706×3000〕=692.3kN〔P〕=692.3×3=2076.9kN>P=14172076.9/1417=1.46滿足承載力要求。表1　地基承載力表托梁以下地層厚度時(shí)代成因液性指數(shù)極限摩阻力樁尖極限承載力