预留物业开发条件下地铁车站的结构设计.docx

摘要研究目的通过对上海轨道交通号线松江新城站结构设计和计算总结出城市轨道交通预留物业开发条件地下车站结构设计的几条经验为今后类似工程的设计提高参考研究方法车站基坑围护桩根据各开挖工况按竖向弹性地基梁计算并计入围护结构的先期位移值以及支撑的变形上部结构由车站地下一层结构和结构底板下桩基联合组成复合深基础车站结构分别按横向纵向弹性地基上的框架进行计算研究结果松江新城站基坑开挖过程中围护桩变形较小各项监测数值均在允许范围内车站整体刚度较好结构整体沉降量较小没有出现不均匀沉降研究结论地铁车站作为上部物业结构基础的一部分与桩基础共同承担上部荷载的设计方法是可行的对于地铁车站与桩基组成的复合基础设计中还有许多问题值得探讨这是今后工作的研究方向关键词预留物业开发结构设计结论近些年来随着城市地铁工程的大量兴建地铁车站的形式也多种多样许多车站由于位于地块内为了合理高效地利用土地资源通常需要考虑地块的规划结合物业开发进行结构设计本文将详细介绍上海轨道交通号线松江新城站的结构设计工程概况上海轨道交通号线一期工程松江新城站位于规划的松江新城中部沪杭高速公路以北的嘉松南路东侧绿化带下车站西侧为行政中心和市民广场东侧绿地规划为低密度住宅北端有规划的公交枢纽是号线一期工程的起点站车站结构全长净宽车站为地下一层地上一层结构标准段主体结构底板埋深约为站台为岛式宽度在车站站厅层上预留层物业开发荷载条件车站基坑深为基坑宽本站采用明挖法施工周围建筑物管线稀少采用双排劲性水泥土搅拌桩作为围护结构工程地质与水文地质工程地质场地所处的地貌单一属滨海平原地势平坦广阔工程区域内主要为现有道路绿化民宅等并分布有明浜经勘察场地土层自上而下分述如下填土主要为素填土含植物根茎本层普遍分布层厚层底标高灰黄青灰色粘土可塑软塑局部为粉质粘土土质尚均匀上部含少量铁锰质中下部渐变为青灰色粘土中高压缩性本层沉积正常分布较连续层厚层底标高灰色粘土软塑含有机质土质尚均匀局部为淤泥质粘土高压缩性本层沉积正常分布较连续层厚层底标高至灰色淤泥质粘土流软塑土质尚均匀局部为粘土含云母和薄层砂属高压缩性土层本层沉积正常分布较连续层厚层底标高至灰色粘土软塑夹少量片层砂局部为粉质粘土含较多有机质泥钙质结核及腐植质高压缩性高灵敏性土本层连续分布层厚层底标高至灰绿色粉质粘土可塑含铁锰质氧化物高压缩性本层分布不连续层厚层底标高至灰绿色粘质粉土密实稍湿局部夹砂质粉土本层分布不连续层厚层底标高至暗绿色粉质粘土硬塑含铁锰质氧化物土质硬中压缩性本层分布不连续层厚层底标高仅见于孔处草黄色粉砂密实稍湿上部夹砂质粉土本层分布连续层厚层底标高至灰色粉砂密实稍湿夹薄层粘土局部为砂质粉土分布连续层厚层底标高至灰色粉质粘土软塑夹少量薄层砂高压缩性土分布连续层厚层底标高至灰色粘质粉土密实稍湿夹薄层粘土分布连续层厚层底标高至灰色粘质粉土密实稍湿夹薄层粘土分布连续层厚层底标高灰色粉质粘土可塑夹少量粉砂局部粘砂互层中高压缩性土本层埋深较大未被揭穿综上所述本工程场地范围内上中部地层土质较软地层沉积尚属正常连续性较好中部地层局部为非正常沉积土层下部地层土质较好地层沉积尚属正常连续性较好水文地质本次勘察中测得各勘探点地下水位埋深为本工程场地浅部地下水属潜水类型受大气降水及地表径流补给其水位动态为气象型本工程场地中深部分布有承压含水层草黄色粉砂层与灰色粉砂层水位动态较稳定通过对本工程场地附近浅部地下水和深部地下水的水质分析其结果表明本工程地下水对混凝土无腐蚀性围护结构选型与设计围护结构选型车站基坑深为基坑宽本站采用明挖法施工周围建筑物管线稀少按照安全可靠适用经济技术先进的原则本基坑工程采用劲性水泥土搅拌桩作为围护结构围护结构设计围护桩入土深度及基坑稳定性检算围护桩的入土深度主要通过整体稳定性抗倾覆抗隆起抗渗等综合因素确定车站围护桩的入土比为根据上海市标准基坑工程设计规程及城市轨道交通设计规范的有关规定进行检算车站基坑各项稳定性安全系数均满足要求支撑体系基坑支撑体系采用钢管横撑钢围檩的形式同时为增强水泥土搅拌桩整体稳定性在桩顶部设置一道钢筋混凝土圈梁截面为基坑沿深度方向设三道横撑横撑平面间距一般为第一道撑撑在冠梁上采用钢管第二三道撑撑在腰梁上采用钢管腰梁采用双拼型钢地基加固与坑内降水车站底板下土层较差指标很低经计算车站基坑坑底抗隆起不满足要求为解决坑底抗隆起问题对基坑底进行地基加固采用抽条注浆法加固加固深度宽加固区间距基坑开挖前需进行井点降水使水位位于坑底以下底板混凝土强度达到设计强度后拆除井点基坑每范围内设置一个泄水孔降水单位在基坑开挖期间应每天测报抽水量及基坑内地下水位围护结构计算施工阶段基坑围护桩根据各开挖工况按竖向弹性地基梁计算并计入围护结构的先期位移值以及支撑的变形按先变形后支撑的原则进行结构分析计算根据计算结果围护结构内力及变形均满足要求设计原则及标准土建工程使用年限按年设计其安全等级为级本车站结构抗震设防烈度为度结构耐火等级为级结构防水等级为级结构按最不利地下水位进行抗浮稳定检算车站防迷流要严格按防迷流通用图要求执行结构型式本车站地下一层结构标准段为单柱双跨矩形框架结构中板底板厚侧墙厚中纵梁底纵梁车站设备区结构型式为双柱三跨矩形框架结构中纵梁底纵梁宽结构底板向两侧各伸出结构底纵梁及侧墙下设有的钻孔灌注桩桩基设计松江新城站主体为地下一层地上一层矩形框架结构车站上方预留层物业开发荷载条件车站场区范围内的地质情况较差结构底板下的土层承载力很底上部结构由车站地下一层结构和结构底板下桩基联合组成复合深基础结构底板下桩基为钻孔灌注桩桩长布置形式为每根结构柱下设根桩结构底纵梁作为桩基承台结构侧墙在与结构柱对应的位置设根桩侧墙作为桩基承台结构框架计算结构设计的基本受力体系是将地面荷载地铁顶板及中板荷载传给框架柱和侧墙通过结构柱和侧墙下桩基传入持力层以减少横向及纵向沉降将结构的沉降植控制在允许范围内结构计算以柱距的弹性地基框架作为计算单元上下结构共同进行分析如何考虑箱基与桩基的共同作用及各自承担的荷载怎样进行分配是计算中应该考虑的重要问题计算中考虑箱基与桩基共同分担荷载以充分发挥地基承载能力桩基的基床系数根据上海软土层的多根钻孔灌注桩的试验曲线进行数理统计取底板下地基土的基床系数对于上部结构与下部结构的整体结构受力分析应用中国建筑科学研究院结构所的建筑结构系列软件程序和大型有限元分析计算软件进行了计算分析桩基承载力和地基承载力的计算采用上海市地基基础设计规范中的相关公式进行计算分析将车站结构分别按横向纵向弹性地基上的框架进行计算合理地选择基床系数值可得出底板的竖向位移并可求出横向纵向的差异沉降计算结果均在范围以内结构构造措施由于车站上方沿纵向地面建筑高低参差不齐底板反力不均匀车站可能引起较大的纵向不均匀沉降为控制不均匀沉降在设计中采取了如下的一些结构构造措施在设计计算中严格控制绝对沉降值只有绝对沉降值小才能减少差异沉降适当增大基础底板的厚度以抵御基础底板沿纵向反力的不均匀结论通过对松江新城站结构设计方案的分析以及工程实践对于上海地铁车站预留物业开发条件的设计总结出以下几点经验地铁车站在使用阶段作为上部结构基础的一部分与桩基础共同承担上部荷载的设计方法是可行的为满足地铁技术设计要求控制不均匀沉降在设计中采用必要的结构构造措施是可行而且有效的对于地铁车站与桩基组成的复合基础设计中还有许多问题值得探讨这是今后工作的研究方向参考文献石礼安等地铁号线工程上海上海科学技术出版社夏明耀曾进伦地下工程设计施工手册北京建筑工业出版社沈春林防水工程手册北京中国建筑工业出版社