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1、地铁某区间隧道穿越天桥托换结构设计与施工论文.freelm,而相似地层矿山法暗挖施工降水、开挖引起的地表沉降达60～102mm,因此,必须采取必要的加固或托换措施,才能保证隧道穿越时该人行天桥的安全。根据该段工程的地质情况,经认真研究和多方面的分析比较,设计采用钢管桩托换方案,天桥实际沉降为23mm,顺利解决了隧道穿越两座人行天桥的关键问题关键词:隧道;天桥;托换结构;设计;施工技术1工程概况深圳地铁一期工程延长段侨城东—华侨城区间隧道需穿越两座允许沉降为30mm的人行天桥,而根据沉降观测,采用一般矿山法暗挖施工的相似地层,.freelm,不能满足人行天桥基础的允许沉降要求,因此,必须
2、采取必要的加固或托换措施,才能保证隧道穿越时人行天桥的安全。侨城东—华侨城区间隧道全长873.2m,在SK15+438、SK15+731处,需穿越两座基础为扩大基础的人行天桥,每座天桥有2个桥墩座落在隧道的正上方,天桥基底部距地铁隧道洞顶8.6～11m。天桥基础置于粘土层上,其下为砾砂层、砾(砂)质粘性土层、全风化花岗岩等,土质分布不均,结构分散,厚度变化大,地下水位较高。由于两座人行天桥均为钢筋混凝土连续梁结构,桥墩沉降对其结构安全的影响较大。为保证地铁施工地面沉降≤30mm、保证人行天桥的结构安全和深南大道正常通行,从钢管桩托换方案、旋喷桩止水帷幕止水加洞内大管棚支护方案、地表跟踪
3、注浆及洞内大管棚支护方案中,通过分析比较,选择了钢管桩托换方案。2设计方案2.1钢管桩托换方案原理钢管桩托换方案是由微型嵌岩钢管灌注桩及包桩托梁组成的刚性结构体系,对人行天桥桥墩基础进行托换,并通过预压稳压封桩技术措施,预先完成包桩托换梁和钢管托换桩的变形,让大部分桥墩荷载在隧道暗挖前预先转移到托换体系,并传递到受暗挖隧道施工影响较小的岩层上,从而保证人行天桥的安全。2.2托换结构设计托换桩设在隧道两侧距隧道开挖线50cm以外,每侧各设3根?300mm钢管灌注桩,下钢管?219mm,桩端低于隧道底5m,且入中风化岩1m,设计单桩承载力692kN。钢筋砼托梁位于地面下原扩大基础上,托梁与
4、桥墩柱固定连接,形成刚性支撑。托换梁与隧道中线垂直布置,为8m×2.9m×1.0m的C30双肢钢筋混凝土框架结构,单肢截面为500mm×1000mm,托梁中部与桥墩墩柱锚结,钢管桩与托梁在预压封桩后,用同级砼填充桩梁间预留间隙,连接成整体。托换及加固结构示意见图1。图1天桥基础托换及加固结构断面图1.2.3托换结构计算托换结构示意见图2。2.2.3.1托梁受力计算(1)荷载:集中荷载P=恒载+活载=1660kN×1.2+221kN×1.4=2301.4kN均布荷载(托梁自重)q=0.65×1×26×233.8kN/m(2)单肢断面:b×h=650×1000mm,4I=bh3/12=65
5、0×10003÷12=5.42×1010mm混凝土为C30,fc=9.6N/mm2钢筋选用HRB335级,fy!=300N/mm2(3)受力图见图3。(4)受力计算: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图2天桥托换结构示意图图3受力图RB=QB=Pa/L+qL1/2=2301×3.1÷7.0+16.9×2×8/2=1154.2kN②内力计算:单肢梁弯矩M=Pab/L=1/2×2301×3.1×3.9÷7.0=1987kN·m梁自重引起弯矩M自=1/8×16.9×72=103.5kN·mM总=198
6、7+103.5=2090.58kN·mPab③挠度:f=9EIl(a2+2ab)31.51×106×3100=9×5.42×1010×3.0×104×7000(39002+2×3100×3900)3=4.97mmf=4.97mmL/250=7000/250=28mm满足挠度要求。2.3.2钢管桩承载力验算地基承载力见表1。单根钢管桩允许承载力〔P〕=1/2(UΣiLiατi+αAσR)式中:U———桩的周长,m;α、iα桩周摩阻力和桩底承载力影响系数;Li———各土层厚度,m;τi与Li对应土层与桩壁极限摩阻力,kPa;A桩底面积,m2;σR桩尖处的极限承载力。〔P单〕=1/2〔0.9
7、42×(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=2076.9kNP=14172076.9/1417=1.46满足承载力要求。表1地基承载力表托梁以下地层厚度时代成因液性指数极限摩阻力桩尖极限承载力(m)ILτi(kPa)(kPa)Qm+al7.3-0.32290Qel13.90.215803.8γ130002.3.3托梁与天桥墩柱连接验算加固托
