深圳市新月站地下3層8m島式泵站設(shè)計(jì)

深圳市新月站地下3層8m島式泵站設(shè)計(jì)

1地下3層8m島式直徑礦人工5.第5座方案2新站是深圳地鐵2號線東伸線的起點(diǎn)。車站終端將保留2號線的擴(kuò)展條件。車站沿新秀路設(shè)置,呈東西走向。新秀路道路寬度約12m,站位周邊建筑密集,北側(cè)有南方大廈、金楓花園、赤龍新村,南側(cè)有通發(fā)花園、新金得賓館和交運(yùn)綜合樓等。由于上述條件的限制,新秀站設(shè)計(jì)成地下3層8m島式站臺車站,車站總長214.7m,標(biāo)準(zhǔn)段寬17.5m,車站有效站臺中心里程處覆土厚度約4.8m,基坑深約26.62～26.97m。車站分為地下3層結(jié)構(gòu),地下1層為站廳層,地下2層為設(shè)備層,地下3層為站臺層。車站共設(shè)3組8個(gè)風(fēng)亭、3個(gè)出入口通道(其中1個(gè)緊急出入口)。車站主體采用明挖順作法施工,局部交通疏解困難范圍采用蓋挖施工。本站西端設(shè)置盾構(gòu)調(diào)頭井,接盾構(gòu)法區(qū)間,東端接礦山法區(qū)間。2地下水賦存特征車站范圍上覆地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填筑土(Q4ml)、沖洪積砂層、黏土層(Q4al+pl)、殘積黏性土層(Qel)、下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)(J2tn)沉積凝灰質(zhì)砂巖,局部為斷層角礫巖(Fbr)及斷層泥(Fbr)。其中人工填土填筑時(shí)間不一,松散～中密。沖洪積砂層局部夾卵礫石及黏性土,成分不一。殘積土為砂巖風(fēng)化殘積而成,殘留的石英質(zhì)砂、礫大小不一,含量也有差異。車站范圍內(nèi)地表水不發(fā)育。地下水主要表現(xiàn)為第四系孔隙水、基巖裂隙水。第四系孔隙水主要賦存于沖洪積砂層及殘積層礫質(zhì)黏土層中。巖層裂隙水較發(fā)育,廣泛分布在砂巖的中～強(qiáng)風(fēng)化帶、構(gòu)造節(jié)理裂隙密集帶中。因地層分布的不均一性、巖土層富水性及透水性的差異性導(dǎo)致基巖裂隙水局部具微承壓性。3結(jié)構(gòu)規(guī)劃設(shè)計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3.1基坑等級確定按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99和《深圳地區(qū)建筑建筑深基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范》SJG05-96,新秀站車站主體工程基坑等級定為一級。3.2抗浮安全系數(shù)kf1.5車站結(jié)構(gòu)按最不利情況進(jìn)行抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算。不考慮側(cè)壁摩阻力時(shí),抗浮安全系數(shù)Kf≥1.05,適當(dāng)考慮側(cè)壁摩阻力時(shí),抗浮安全系數(shù)Kf≥1.15。3.3縫寬測量結(jié)構(gòu)迎水面:δ≤0.2mm;結(jié)構(gòu)背水面及站內(nèi)結(jié)構(gòu):δ≤0.3mm。3.4抗疲勞防滑烈度地震基本烈度為7度,地震作用按7度進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算,結(jié)構(gòu)按8度采取抗震構(gòu)造措施。3.5構(gòu)表面不得有濕漬地下車站的防水等級(除風(fēng)道為二級外)均為一級,不允許滲水,結(jié)構(gòu)表面不得有濕漬。總濕漬面積不應(yīng)大于防水面積的6/1000,任意100m2防水面積上濕漬不超過4處,單個(gè)濕漬的最大面積≤0.2m2。地下車站結(jié)構(gòu)的防水混凝土,抗?jié)B等級≥S8,耐侵蝕性系數(shù)≥0.8。3.6預(yù)防和化療結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換,預(yù)留人防所需埋件,防護(hù)等級為6級。防化等級為丁級。4車站周邊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1基坑設(shè)計(jì)荷載新秀站南北兩側(cè)建筑物距車站基坑最小距離分別為4.3m和4.26m,對主體基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形有嚴(yán)格限制?；臃秶鷥?nèi)存在斷層破碎帶(Fbr)。車站站址地下水豐富,地下水位埋深約為1.50～7.30m。主體結(jié)構(gòu)基坑深度約為25.63～26.97m,寬度約為17.5～22.3m,長度為214.7m。車站基坑設(shè)計(jì)計(jì)算荷載為:①土壓力:根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-99),多支點(diǎn)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)采用彈性支點(diǎn)法土壓力計(jì)算模式(如圖1):基坑底上部主動側(cè)(迎土側(cè))按主動土壓力進(jìn)行計(jì)算,基坑底下部考慮兩側(cè)土壓力相抵后形成矩形土壓力荷載,并在被動側(cè)(基坑側(cè))計(jì)入一組彈性支撐(即地層抗力);②水壓力:地下水位按實(shí)際地下水位計(jì)且水壓力不折減;③地面超載取20KPa;④結(jié)構(gòu)自重:鋼筋混凝土自重取25kN/m3。4.2基于“增量法”的基坑設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算模擬施工全過程,按荷載“增量法”原理進(jìn)行。計(jì)算時(shí)采用彈性地基桿系有限元法計(jì)算分析,模擬開挖、支撐、換撐的實(shí)際施工過程。土的水平抗力系數(shù)按M法確定。計(jì)算按施工過程和使用期間分別計(jì)算,施工過程階段按“增量法”原理進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算,計(jì)算時(shí)計(jì)入結(jié)構(gòu)的先期位移值以及支撐的變形,按“先變形后支撐”的原則進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。最終的位移及內(nèi)力值為各階段之累加值。經(jīng)過計(jì)算并結(jié)合深圳地區(qū)基坑設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),新秀站圍護(hù)結(jié)構(gòu)在FL12-1斷裂影響范圍內(nèi)采用鉆孔灌注樁(直徑1200mm,間距1350mm),其余圍護(hù)結(jié)構(gòu)均采用直徑1200mm人工挖孔樁。據(jù)交通部門要求,需在基坑北側(cè)經(jīng)二路以東上方設(shè)置臨時(shí)交通便道,臨時(shí)便道路面板鋪設(shè)于第一道混凝土支撐上,每道混凝土支撐下設(shè)直徑1200mm鉆孔灌注樁作為臨時(shí)中支點(diǎn)。在臨時(shí)立柱樁樁頂沿縱向設(shè)置1000mm×800mm連系梁,龍門吊軌道一邊鋪設(shè)于縱向連系梁上。車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)典型橫斷面圖見圖2。5車站的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1矩形基因框架結(jié)構(gòu)在城市地鐵車站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,明挖法施工的主體結(jié)構(gòu)由于受到周邊環(huán)境、建筑布置、投資等多方面的制約,其結(jié)構(gòu)型式比較類似,基本上采用矩形箱體框架結(jié)構(gòu),是一種較經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),受力比較明確的結(jié)構(gòu)型式。根據(jù)本工點(diǎn)的周邊環(huán)境、車站功能及建筑布置,亦采用矩形箱體框架結(jié)構(gòu)型式。本站為地下3層單跨、3層雙跨鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。頂、中、底板與側(cè)墻形成閉合框架,底、中、頂板設(shè)計(jì)為梁板體系。其中3層單跨框架占據(jù)車站的絕大部分,并且本站的重點(diǎn)難點(diǎn)也在此,這里著重介紹這部分結(jié)構(gòu)。根據(jù)車站結(jié)構(gòu)型式,3層單跨部分的結(jié)構(gòu)尺寸擬定見圖3。5.2主體結(jié)構(gòu)-圍護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主體結(jié)構(gòu)采用與圍護(hù)結(jié)構(gòu)密貼布置,為充分利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力,降低工程造價(jià),設(shè)計(jì)考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)在使用期間的承載作用,作為主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻的一部分與內(nèi)襯墻共同受力。本站的圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體的連接形式采用復(fù)合墻結(jié)構(gòu),圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受施工期間的水土壓力,使用階段與主體結(jié)構(gòu)共同受力。本站采用荷載-結(jié)構(gòu)模型有限桿單元法進(jìn)行計(jì)算,車站結(jié)構(gòu)按底板支撐在彈性地基上的平面框架進(jìn)行內(nèi)力分析,并采用有限元軟件計(jì)算分析。根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作條件,并考慮結(jié)構(gòu)與周圍地層的相互作用,確定結(jié)構(gòu)計(jì)算的簡化模型:按底板作用在彈性地基上的平面閉合框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算,底板與地層的作用采用一組土彈簧進(jìn)行模擬,并考慮結(jié)構(gòu)斜托的影響;車站結(jié)構(gòu)采用全包防水,圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻組成復(fù)合結(jié)構(gòu),兩結(jié)構(gòu)之間不能傳遞剪力和彎矩,只能傳遞法向壓力;按主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)共同受力進(jìn)行聯(lián)合計(jì)算,計(jì)算側(cè)向壓力時(shí)按水土分算考慮,即浮容重土壓作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上,靜水壓作用在主體結(jié)構(gòu)上。車站標(biāo)準(zhǔn)段計(jì)算模型見圖4。5.3計(jì)算負(fù)荷的性能作用在地下結(jié)構(gòu)上的荷載種類有永久荷載、可變荷載和偶然荷載。結(jié)構(gòu)荷載分類見表1。其中各種荷載的取值如下:5.3.1抗浮驗(yàn)算及土壓力結(jié)構(gòu)自重:鋼筋混凝土容重γ=25kN/m3。覆土重:覆土容重γ=20kN/m3,抗浮驗(yàn)算時(shí)取γ=18kN/m3。側(cè)向土壓力:施工階段采用朗金主動土壓力,使用階段采用靜止土壓力。設(shè)備荷載:設(shè)備區(qū)一般按8kN/m2考慮,并考慮設(shè)備吊裝及運(yùn)輸路徑的影響。靜水壓力和浮力:水容重γ=10kN/m3。5.3.2施工關(guān)鍵時(shí)間路面活載:車站標(biāo)準(zhǔn)段q=20kN/m2,盾構(gòu)始發(fā)、吊出的端頭井段q=70kN/m2。人群荷載:q=4kN/m2。施工活載:考慮施工時(shí)可能情況的組合。列車活載:根據(jù)車輛軸重、編組和制動力計(jì)算。5.3.3意外負(fù)荷結(jié)構(gòu)按6級抗力等級的人防荷載進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算,并做到各個(gè)部分抗力協(xié)調(diào)。5.3.4地震作用按地震烈度7度設(shè)防,采用地震系數(shù)法進(jìn)行抗震分析。5.4大跨度底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于車站采用單跨框架形式,導(dǎo)致車站各層板(梁)凈跨達(dá)15.7m之大,這在地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中很不常見,特別是車站頂板結(jié)構(gòu),在建成后要承擔(dān)4.0～4.9m的覆土荷載和路面活載,造成結(jié)構(gòu)受力和變形很大。針對這種情況,通過受力形式的比較,最后將頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成拱形,這樣不僅減輕了結(jié)構(gòu)自重,增大了站廳層凈高,并且優(yōu)化了頂板結(jié)構(gòu)受力和配筋,不僅解決板端內(nèi)力較大的問題還減少了投資。由于車站底板大部分位于微風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖和斷層角礫層,基底條件較好,但無柱區(qū)底板的凈跨也達(dá)15.7m,大跨度底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素在于地下水的浮力,為避免加大底板結(jié)構(gòu)厚度,以致增加投資,設(shè)計(jì)考慮在車站無柱區(qū)底板跨中沿縱向每8m設(shè)置直徑1800mm的抗拔樁,變大跨為小跨,不僅使底板結(jié)構(gòu)受力大為改善,而且滿足整體抗浮的要求。結(jié)構(gòu)計(jì)算采用SAP2000有限元軟件。其控制內(nèi)力圖分別見圖5、圖6、圖7。在計(jì)算中,構(gòu)件長度均取至板厚中心,在進(jìn)行配筋過程中,控制截面應(yīng)取為構(gòu)件