合肥南站樞紐北廣場結(jié)構(gòu)分析

合肥南站樞紐北廣場結(jié)構(gòu)分析

1樞紐北廣場工程根據(jù)規(guī)劃布局和城市規(guī)劃條件，合肥南站市中心將結(jié)合九個交通方式的變化和規(guī)劃，如高速鐵路、城際鐵路、公共交通、公路客運(yùn)、高速公共交通、傳統(tǒng)公共交通、租賃社會車輛和緩慢交通。它是未來城市最重要的陸路客運(yùn)通道。樞紐總占地面積約70萬m2,由國鐵站房、南廣場、北廣場等幾大功能區(qū)塊組成。本文主要介紹北廣場結(jié)構(gòu)設(shè)計。北廣場鳥瞰效果圖見圖1。樞紐北廣場工程位于站區(qū)北側(cè),南接鄰站房北側(cè)主出入口,北側(cè)面向主城區(qū)。東西兩側(cè)緊靠北廣場主建筑外規(guī)劃有兩條道路,為場區(qū)服務(wù)。北站前廣場上接國鐵站房為站前廣場,下接地鐵1、4、5號線及國鐵出站口,東側(cè)接通長途汽車站。肩負(fù)門戶、消納交通、連接北側(cè)周邊地塊的紐帶作用。占地面積約4.6萬m2,建筑面積約9.1萬m2。地鐵站是軌道交通三線換乘站,站址位于樞紐北廣場工程下方,三條軌道交通線呈“T”字形換乘。地鐵站站廳層與北廣場地下二層同層,站廳層上方接北廣場地下一層、首層。國鐵站房與樞紐北廣場設(shè)縫脫開,國鐵站房采用樁基礎(chǔ)。工程區(qū)域平面圖見圖2,剖面圖見圖3、圖4。2設(shè)計等級和分區(qū)結(jié)構(gòu)的安全等級為二級,設(shè)計使用年限為50年。建筑抗震設(shè)防類別為乙類(重點(diǎn)設(shè)防類)。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為一級。抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計基本地震加速度0.10g,設(shè)計地震分組為第一組。場地類別為Ⅱ類,其震動反應(yīng)譜特征周期為0.35s。3基性鐵地層分布現(xiàn)場場地起伏較大,鉆孔孔口標(biāo)高為-11.2~2.6m。自上而下各層土的工程特征詳細(xì)如下:(1)雜填土(1)1層:雜色,松散~稍密,稍濕,以黏性土為主,含灰渣、磚渣、碎石、植物根系等。該大層連續(xù)分布,層底標(biāo)高-15.3~-5.2m。(2)黏土(2)層:黃褐色~灰褐色,硬塑,中壓縮性,含氧化鐵、少量鐵錳結(jié)核及灰白色高嶺土,切面光滑、稍有光澤,干強(qiáng)度高,該層連續(xù)分布,層底標(biāo)高-18.3~-7.3m。地基承載力特征值220kPa。(3)黏土(3)層:黃褐色~褐黃色,堅硬~硬塑,中壓縮性,含鐵錳結(jié)核及灰白色高嶺土,局部富集,切面光滑、有光澤,干強(qiáng)度高,該層連續(xù)分布,部分鉆孔未穿透本層。地基承載力特征值250kPa。抗浮設(shè)防水位標(biāo)高為-11.2m。4周邊車站與國鐵站的關(guān)系和處理4.1北廣場柱網(wǎng)布置地鐵站范圍北廣場結(jié)構(gòu)柱和地鐵車站結(jié)構(gòu)柱共用,北廣場柱網(wǎng)布置根據(jù)地鐵站結(jié)構(gòu)布置調(diào)整。相應(yīng)位置柱基礎(chǔ)及車站標(biāo)高范圍內(nèi)柱由地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計并預(yù)留鋼筋。4.2頂板連接裝置地鐵站站廳層頂板預(yù)留鋼筋,與北廣場地下二層頂板整體連接,結(jié)構(gòu)設(shè)置雙墻,北廣場側(cè)墻按照構(gòu)造配筋設(shè)計,連接雙墻的結(jié)構(gòu)板與圍護(hù)樁之間設(shè)置聚苯板,以適應(yīng)不均勻沉降。節(jié)點(diǎn)大樣見圖5。4.3出站廳層、進(jìn)廳層北廣場南側(cè)緊鄰高鐵站房,設(shè)縫脫開。高鐵站房-10.800m標(biāo)高為出站廳層,與北廣場平接,人流交換;高鐵站房±0.000m標(biāo)高為進(jìn)站廳層,與北廣場±0.000m標(biāo)高平接。結(jié)構(gòu)接口見圖6。5基坑支護(hù)方案比選基坑底標(biāo)高-18.550m,自現(xiàn)狀地面算起,基坑最大深度21.55m。如果一次開挖,基坑較深,造價高、有安全風(fēng)險,故基坑開挖先進(jìn)行土體卸載。考慮到北廣場地下一層室外標(biāo)高-11.850m,場地平整后最高標(biāo)高不超過-7.000m,再按照1∶1.5土體放坡卸載至標(biāo)高-12.000m,基坑深度6.75m?；影踩燃墳槎?變形控制保護(hù)等級二級?；又ёo(hù)考慮方案1(放坡+樁+預(yù)應(yīng)力錨桿)、方案2(放坡+土釘)。經(jīng)過計算對比,在保證安全的前提下,方案1每延米費(fèi)用18500元,方案2每延米費(fèi)用7400元。綜合考慮,采用方案2。在保證安全的前提下,節(jié)約費(fèi)用900萬元?？紤]到基坑面積25000m2,施工周期長,要求施工承包商應(yīng)根據(jù)匯水面積、匯水量等編制專項排水方案,并對周邊排水途徑進(jìn)行調(diào)查確認(rèn),確保基坑排水通暢。項目的基坑施工已經(jīng)順利完成,未發(fā)現(xiàn)問題。6基坑變形控制根據(jù)北廣場勘察報告提供的數(shù)據(jù)及整體計算的綜合分析,天然地基已能滿足結(jié)構(gòu)承載力和變形的要求,基礎(chǔ)采用天然地基,基礎(chǔ)型式為梁板筏基,持力層黏土(3)層。地鐵站采用框架結(jié)構(gòu),考慮抗浮需要,基礎(chǔ)設(shè)置抗拔樁,地鐵站主體先于北廣場施工完成。由于北廣場與地鐵站連為整體,必須對基礎(chǔ)埋深不同、基礎(chǔ)類型不同引起的差異沉降進(jìn)行合理的協(xié)調(diào)控制,以滿足整體地基變形要求。計算表明,地鐵站樁基豎向沉降4.81mm,北廣場筏基沉降25.127mm,差異沉降:(25.127-4.81)/13400=0.0015<0.002,滿足規(guī)范要求。同時考慮到地鐵站主體施工完成之后,再施工北廣場;且沿地鐵站外輪廓設(shè)置沉降后澆帶,待沉降后澆帶兩側(cè)結(jié)構(gòu)自由沉降基本完成后再封閉沉降后澆帶,以減少地基基礎(chǔ)的不均勻沉降,同時加強(qiáng)整個建筑的沉降觀測等。7結(jié)構(gòu)配重方案抗浮地鐵站左、右兩側(cè)結(jié)構(gòu)長×寬分別為77m×171m、77m×156m,抗浮設(shè)計水位標(biāo)高在基礎(chǔ)底標(biāo)高以上7m,需要考慮地下水浮力對結(jié)構(gòu)的不利影響?？垢≡O(shè)計考慮增加結(jié)構(gòu)配重、設(shè)置抗拔樁兩種方案,最終采用增加結(jié)構(gòu)配重方案抗浮?？紤]到結(jié)構(gòu)自重、廣場鋪裝做法、樓板上建筑做法、基礎(chǔ)板上回填,標(biāo)準(zhǔn)處抗浮系數(shù)為1.15,滿足要求。同時,由于建筑功能需求,在結(jié)構(gòu)左、右兩側(cè)對稱設(shè)置兩處中庭(地下一層頂、首層頂開洞),長×寬分別為16.5m×35.0m,抗浮系數(shù)0.83,不滿足要求。此時按照結(jié)構(gòu)整體抗浮考慮,計算得出抗浮系數(shù)1.11,滿足要求。局部加強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度,不再采取其他抗浮措施,比較經(jīng)濟(jì)合理。8施工質(zhì)量控制北廣場主體結(jié)構(gòu)長×寬為191m×218m。因建筑功能需要,結(jié)構(gòu)不設(shè)變形縫。為解決結(jié)構(gòu)超長、溫度應(yīng)力及混凝土收縮對結(jié)構(gòu)的不利影響,結(jié)構(gòu)設(shè)計采取以下結(jié)構(gòu)措施:(1)因本工程柱網(wǎng)存在大跨12m×15m,而建筑對結(jié)構(gòu)梁高度有嚴(yán)格要求。采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),承載能力極限狀態(tài)要求能夠滿足,而正常使用極限狀態(tài)的要求難以滿足。因此,對大跨度框架梁施加預(yù)應(yīng)力,以達(dá)到控制結(jié)構(gòu)構(gòu)件撓度和裂縫的目的。同時由于結(jié)構(gòu)超長,在梁內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力還有助于解決由于超長所帶來的混凝土收縮、徐變及溫度變化等不利影響。地下一層頂板、首層頂板施加構(gòu)造預(yù)應(yīng)力。(2)除了沿地鐵站外輪廓設(shè)置沉降后澆帶,另外間距30~40m設(shè)置收縮后澆帶,后澆帶寬度0.8~1.0m,后澆帶內(nèi)的混凝土在兩側(cè)結(jié)構(gòu)完成兩個月后澆筑,澆筑時應(yīng)用高一強(qiáng)度等級的微膨脹混凝土澆筑。(3)混凝土原材料應(yīng)采用低收縮、低水化熱水泥(例如粉煤灰水泥等),采用碎石骨料;頂?shù)装寰捎醚a(bǔ)償收縮混凝土;同時應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土外加劑的品種、質(zhì)量和劑量,嚴(yán)格控制水灰比不大于0.5。地下室基礎(chǔ)梁板、外墻及地下水池等處防水混凝土添加高效低堿型膨脹劑,地下室外墻混凝土同時采用聚苯烯晴纖維混凝土。(4)控制后澆帶封灌時間,應(yīng)盡量選擇溫度較低時進(jìn)行后澆帶的澆筑。(5)加強(qiáng)梁、板內(nèi)溫度抗裂構(gòu)造鋼筋。適當(dāng)增加通長鋼筋,盡量采用直徑細(xì)、間距密的布筋方法,以減小可能出現(xiàn)的溫度、收縮裂縫寬度。(6)適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時間,使結(jié)構(gòu)緩慢降溫,以防溫度驟變、溫差過大引起裂縫;基礎(chǔ)部分及早回填保濕保溫,以減少溫度收縮裂縫;頂板保水養(yǎng)護(hù)時間不少于14d。(7)廣場層(首層頂板)設(shè)建筑保溫層;建筑物周邊建筑維護(hù)墻封閉,減小室內(nèi)外溫差對結(jié)構(gòu)不利影響。9構(gòu)造措施在合理范圍內(nèi)的應(yīng)用本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中,結(jié)合場地環(huán)境、建筑方案、周邊結(jié)構(gòu)特點(diǎn),針