地下车站（共9篇）
地下车站 篇1
摘要：为了研究地下车站结构的抗震性能, 以哈尔滨地铁文化宫站为例, 选取主体结构标准断面建立有限元模型, 并进行静力作用下结构内力计算, 分别采用反应位移法和时程分析法两种方法对车站结构进行抗震效应计算, 最后将计算结果进行了对比, 结果表明:与静力荷载产生的内力相比, 地震荷载产生的内力不能忽略, 并且在地震作用下, 结构顶板、底板中部, 两侧墙与板交接处应力和变形较大, 容易发生破坏。
关键词：地下结构,反应位移法,时程分析
0 引言
随着地上交通的日益拥挤, 地铁地下车站成为缓解交通问题的重要形式。近年来, 我国的地铁建设发展迅速, 地下结构的设计规范也日趋完善, 但对地下结构抗震方面的研究相对欠缺。实践证明, 地下车站结构一旦遭受震害, 震后修复工作将十分困难, 地下交通也会受到很大影响。因此, 研究地下结构的抗震问题具有重大意义[1,2]。
为了研究地下车站结构的抗震性能, 本文运用SAP2000对车站标准段建立二维模型, 然后分别进行静力计算和抗震分析, 得出结构在地震作用下的受力特性, 为工程实践提出建议[3,4,5,6,7,8,9,10]。
1 工程概况
本文以哈尔滨地铁2号线文化宫站为工程背景, 建立有限元模型并进行静力计算和抗震分析。
1.1 车站结构基本概况
文化宫站位于中山路工人文化宫附近, 沿中山路布置, 呈西北—东南走向。文化宫站为地下2层标准岛式车站, 车站内包尺寸为224.2 m (长) ×18.3 m (宽) /22.1 m (盾构加宽处) , 站台宽度11.0 m, 地下1层为站厅层, 地下2层为站台层。标准段地面标高取136.39 m, 底板埋深约为17.36 m, 顶板覆土厚约4 m, 结构总高度13.36 m, 文化宫站抗浮水位为128.50 m。车站主体结构尺寸见表1, 车站结构标准段横剖面见图1。
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1.2 工程地质条件
根据哈尔滨地铁2号线岩土工程勘察报告资料, 选取WHZC-01钻孔的地层参数并综合考虑站区地质条件进行计算, 场地土参数见表2。
2 计算模型与计算方法
文化宫站为地下2层单柱双跨现浇钢筋混凝土长条形箱形框架结构, 内部结构横断面为板式箱形框架。结构计算模型为支承在弹性地基上的平面框架结构, 结构底与土层之间的连接用弹簧模拟。本站分布均匀、规则且纵向较长, 标准段为典型纵向平面受力结构, 故沿纵向取单位长度进行典型断面结构分析。抗震计算分别采用反应位移法与时程分析法, 计算时假定结构侧墙和地层之间通过弹簧相互作用, 弹簧刚度根据土层的物理性质确定。
2.1 静力工况标准段结构内力计算
静力工况下结构计算采用荷载结构模式, 采用有限元结构计算程序SAP2000进行计算分析。标准断面结构的计算简图见图2。
2.2 反应位移法
采用反应位移法进行地下结构地震反应计算时, 考虑三种力的作用:土层位移产生的等效荷载、结构自身惯性力和结构周围剪力, 计算模型采用梁单元, 周围土体用地基弹簧模拟。反应位移法计算简图如图3所示。
2.3 时程分析法
地下车站结构主要受水平地震的影响, 因此在计算中只对结构施加水平地震波。哈尔滨地区没有发生过较大强度的地震, 因此在应用软件进行地震分析时采用常用的美国EL-Centro波, 并将加速度峰值按下式进行调整:。EL-Centro波加速度时程曲线见图4。
3 计算结果
1) 静力工况标准断面内力计算结果见图5。
内力统计截面位置见图6。静力工况结构标准段内力计算见表3。
由表3计算结果可见:从整体上看, 结构下层由于受到较大的水反力作用, 产生的弯矩和剪力与上层相比较大;结构顶、底板与侧墙的交接处都承受较大的弯矩和剪力, 其中最大值出现在底板与侧墙交接处。另外, 在顶底板与柱结合处也有较大的内力产生。所以在设计过程中, 为了防止出现破坏, 在内力较大的位置应采取一定的加强措施。
2) 反应位移法计算结果见图7。
3) 时程分析法计算结果见图8。
主体结构标准段反应位移法与时程分析法内力计算结果对比见表4。
将分析结果进行对比可知:选择不同抗震计算方法, 得到的结构内力计算结果有差异, 反应位移法计算得出结构的最大弯矩发生在底板与侧墙交接处;而运用时程分析法, 得到结构的最大弯矩发生在结构顶板与侧墙交接处。因此, 在做结构的抗震计算分析时, 应选取不同的计算方法进行对比分析, 综合考虑结构在地震作用下的内力。
4 结语
1) 通过对静力法、反应位移法及时程分析法的计算结果比较发现, 反应位移法得到的结构内力最高为静力分析所得内力的46%, 时程分析法得出的结构内力最高可达静力分析内力的75%, 所以在实际的地铁车站设计中必须考虑结构的抗震要求。
2) 结果表明, 时程分析法得到的内力在结构上层起控制作用, 反应位移法得到的内力在结构下层起控制作用, 总体而言, 反应位移法计算结果相对较小。作为一种静力分析方法, 反应位移法不能准确模拟动态的地震作用, 分析结果可能存在安全隐患。
3) 通过建立有限元模型, 对结构进行静力计算和抗震分析, 可以发现:结构顶板、底板中部, 两侧墙与板交接处应力和变形较大, 容易破坏。因此在地下车站结构的设计和施工过程中, 对上述部位应加以重视。
参考文献
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地下车站 篇2
重庆轨道交通地下车站出入口建筑设计初探
本文从设计角度,探讨如何使重庆轨道变通地下车站出入口建筑,在满足功能要求的前提下,实现与城市整体景观环境的和谐共生.
作 者：桓守波 顾晓卫 杨欣 文湘平 作者单位：桓守波,顾晓卫,杨欣(解放军后勤工程学院军事建筑工程系,重庆,400041)文湘平(解放军军事经济学院襄樊分院,湖北襄樊,441118)
刊 名：重庆建筑 英文刊名：CHONGQING ARCHITECTURE 年，卷(期)：2009 “”(3) 分类号：U412 关键词：重庆 地下车站出入口 建筑设计地下车站 篇3
摘要：地铁车站的施工经常会遇到工期短，任务重，周边环境复杂等的情况，把握主要的施工技术以提高施工质量有着重要的意义。本文以某地铁施工实例展开讨论，阐述了工程概况和工艺流程，介绍了关键工序及安全质量控制，并说明了质量及验收标准，为工程建设目标的实现提供了保障。
关键词：地铁站；地下连续墙；关键工序；质量控制
引言
随着我国经济的不断增长，城市化进程加快，地铁车站的施工项目越来越多。但是在地铁车站的施工中，深基坑地下连续墙施工是重要的一步，是车站施工质量和环境保护等目标实现的保障，如果没做好这一步的施工，将会影响到整个工程的质量。因此如何实施相关的施工技术来提高深基坑施工质量十分关键。下面就结合实例对此进行讨论分析。
1 工程概况和工艺流程
某地铁车站工程围护结构采用地下连续墙，厚度为800mm，分幅长度4～8m，标准段长6m，嵌固深度7.5m，共186幅。墙底主要地层为强风化岩、砂质粘性土。连续墙混凝土采用C35水下混凝土。连续墙施工时设置导墙，导墙高度1.5m，C25钢筋砼结构。连续墙采用工字钢接头，钢筋笼整体制作，两台起重机整体吊装，采用120T履带吊做主吊，50T履带吊做副吊。废浆和钻碴采用泥浆分离机处理后外运。墙体砼采用商品砼，砼运输车运输，双导管法浇筑。施工采用液压成槽机，施工顺序按1、3、5······跳槽施工，在一期连续墙浇筑并达到75%的设计强度后，方可进行相邻连续墙的施工。为加强连续墙的整体性，连续墙顶设置C30钢筋砼冠梁，冠梁高度1.0m，宽度0.8m。第一道支撑采用砼支撑，与冠梁连为一体，砼支撑高度1.0m，宽度0.8m，C30钢筋砼结构。冠梁与第一道砼支撑同时进行施工。
地铁车站围护结构施工顺序大致为：导墙施工→连续墙施工→墙顶冠梁、砼支撑施工。连续墙施工流程详见图1所示。
图1 连续墙施工流程
2 关键工序及安全质量控制
2.1 导墙施工
导墙施工是分段进行的，分段长度是根据模板长度和规范的要求，一般控制在30～50m。地下连续墙宽度800mm，导墙宽度为850mm，大于连续墙设计宽度50mm。导墙施工前，放出导墙中轴线，测量地面标高，对导墙的位置及开挖高度进行交底。开挖导墙沟槽土体时，先采用机械开挖到导墙底面以上20cm，再采用人工开挖到导墙底面，避免超挖。导墙钢筋根据设计图纸尺寸在加工场地制作加工，现场进行钢筋绑扎施工。主筋、箍筋间距及保护层厚度严格按照设计位置布置，箍筋、拉筋与主筋绑扎牢固。混凝土采用C25商品混凝土，采用溜槽送入模内，直径50mm插入式振动棒振捣。混凝土终凝后开始洒水养护，养护时间7d。混凝土强度达到2MPa，且导墙混凝土不掉棱角时拆除导墙模板和支撑。因为基坑开挖时地下连续墙在外侧土压力作用下会内移和变形，为了保证后期基坑结构的净空符合要求，导墙中心轴线外放一般不小于8cm，本工程外放12cm。
2.2 连续墙成槽开挖
（1）标准槽段长度为6m，采用间隔式开挖。在开挖前，技术人员先检查成槽机抓斗是否平行于导墙，抓斗的中心线是否与导墙的中心轴线完全重合。相邻两个槽幅间隔施工。宽窄幅先宽后窄，深浅幅墙先深后浅。同一高度的槽幅按照先挖两边后挖中间的顺序，任一时间，槽内泥浆保持在导墙顶以下不高于50cm。标准槽段采取三序成槽，先挖两边，再挖中间，以防止发生偏移。成槽开挖时，抓斗应闭斗下放，等到开挖时再张开，上、下抓斗时要缓慢进行，避免形成涡流冲刷槽壁，引起坍方，每斗进尺深度控制在0.3m左右，同时在槽孔砼未灌注之前应严禁重型机械在槽孔附近走动，以免产生扰动。
（2）在挖槽中根据成槽机上的垂直度检测仪表显示的成槽垂直度情况，及时调整抓斗的垂直度，确保垂直精度在3‰以上，力争达到2‰以上。确保成槽内泥浆液面高出地下水位0.5m以上，同时泥浆液面也不能低于导墙顶面0.5m，以免发生泥浆供应不足的情况。
（3）本工程连续墙接头采用工字钢，成槽结束后用刷壁器进行接头刷壁处理，施工时用刷壁器对准端部，清除已浇注槽段混凝土上粘附的泥土。槽段的扫孔作业利用槽壁机液压抓斗有序地从一端向另一端进行，抓斗每次移动50cm左右，将槽底的碴土清除干净。上下刷壁的运动次数应不少于10次，直到刷壁器的毛刷面上没有泥为止，确保接头面的新老砼紧密接合。
（4）槽段开挖、扫孔结束之后，检查槽位、槽深、槽宽及槽壁垂直度，这些情况符合要求后才可以进行清槽换浆。用测锤实测槽段两端的位置，两端实测位置线与槽段分幅线之间的偏差就是槽段平面位置偏差，允许偏差为30mm。对于槽段深度检测，用测锤实测槽段左中右三个位置的槽底深度，三个位置的平均深度就是該槽段的深度，要求深度不小于设计深度。
2.3 泥浆制作
（1）泥浆应于开槽前24h制备。采用钠基膨润土拌制泥浆，使用前应进行泥浆配合比试验，以确定最优配合比。
（2）施工中用的泥浆，采用3PNL泥浆泵泵送，泥浆临时搅拌及近距离传送采用4WPL泥浆泵，泥浆输送管道采用消防水笼带。泥浆输送管道过路输送到中间交叉口位置施工区采用道路中间开槽埋管的方式，槽体尺寸是60cm×50cm。施工期间，当在容易产生泥浆渗漏的土层中施工时，可以适当提高泥浆的粘度（可掺入适量的羧甲基～纤维素），增加泥浆的储备量，并且准备好堵漏材料。以便在泥浆渗漏时及时堵漏和补浆，这样可以使槽内泥浆液面保持正常的高度。
（3）用振动筛和旋流器对泥浆进行再生处理，以便净化回收重复使用。通过振动筛强力振动除去较大土渣，剩下的一些细小砂粒在旋流器的作用下，沉落排渣。经过净化处理后，用化学调浆法调整它的性能指标，制成再生泥浆，重复使用。
（4）对于那些无法再回收使用的劣质泥浆，经过三级沉淀进行泥水分离后，水排入下水道，泥渣采用罐车封闭运输，并按照环卫部要求排放到指定的地点。
2.4 清槽
（1）清槽方法采用泥浆泵反循环法进行。为了确保槽段混凝土与槽底紧密结合，开始时利用循环泥浆进行清碴，直至清碴达到要求后改用优质泥浆进行置换。泥浆补给要及时，槽内泥浆液面控制在导墙之下50cm，并高出地下水位0.5m，以防造成槽壁塌落。
（2）为了防止挖槽过程中槽壁坍塌，施工中应采用大比重泥浆。施工结束后，用小比重泥浆来替换掉槽内的大比重泥浆，使槽内泥浆比重降低至1.15，并保持槽内泥浆均匀，以于混凝土灌注；清碴处理后槽底沉碴不得厚于100mm。清渣一般在钢筋笼安装前进行，在混凝土浇注前，再测定一次槽底沉碴厚度，如不符合要求，再清槽一次。
2.5 钢筋笼制作、安装
为了确保钢筋笼的几何尺寸和相对位置正确，钢筋加工在平台上放样成型。钢筋笼加工平台采用100mm的槽钢焊成平面框架结构，其纵横垂直，周正水平，整体稳固。钢筋间距符合规范和设计的要求。每加工3幅后对平台进行一次测量，检查其平整度不得超过1cm。平台的长度、宽度依据本车站连续墙最大设计尺寸设计。根据施工场地范围、大小和进度要求，钢筋笼制作平台设3个，每个区内设1个。
2.6 接头工字钢施工
浅谈地下车站变形缝设置 篇4
1 地下车站结构变形缝设置的规定
《地铁设计规范》 (GB50157-2003) 10.6中写到由于车站主体重量一般小于被挖土体的重量, 对主体结构来说, 没有必要设置专门的沉降缝, 讨论的主要是减少混凝土干缩和温度变化收缩所产生裂缝而设置的伸缩缝 (温度缝) , 《地铁设计规范》 (GB50157-2003) 中规定明挖结构伸缩缝的设置方法中写到, 车站主体伸缩缝的间距控制在30～40m, 可以较好的释放混凝土干缩和温度变化引起的纵向应力, 但对施工的工艺要求较高, 容易造成渗水等问题, 且在断缝两端宜做成双柱或调整柱距, 对车站建筑布置有一定的影响。
2 辅助措施
《地铁设计规范》 (GB50157-2003) 中强调, 在特殊情况下, 伸缩缝间距加大, 必须采取其他的辅助措施, 如:设置后浇带, 使用补偿收缩混凝土、钢纤维混凝土与设置膨胀加强带, 设置诱导缝等方法。
2.1 设置后浇带
后浇带只能解决施工期间混凝土的收缩问题, 并不能解决季节温差 (湿差) 所产生的温度应力问题, 同时, 新老混凝土的界面处理也是薄弱区, 很难保证其它混凝土不发生开裂、渗水。
2.2 诱导缝
诱导缝是采取相应的结构构造措施, 人为减少某部位的截面积, 结构收缩时应力集中在该处, 保护其余部位的完整性。当结构变形、内应力增大时, 诱导缝将首先开裂, 即将结构开裂“诱导”到设置的诱导缝处张开, 钢筋混凝土结构则因此而避免或减少开裂和渗水。例如:上海地铁建设中, 采用诱导缝的方法释放地铁车站的纵向内力, 同时, 控制车站的纵向变形, 取得了较好的效果, 上海地铁诱导缝的间距约为24m, 中间不再设置横向施工缝。
2.3 使用补偿收缩混凝土
补偿收缩混凝土就是在混凝土中掺加一定量的膨胀剂 (例如, UEA 或TMS 膨胀剂) , 其主要作用表现在:一是通过混凝土产生适量膨胀来减少混凝土的收缩量, 进而减少结构因收缩而产生的拉应力;二是延长产生结构收缩的时间, 给混凝土的抗拉强度提供增长的时间, 从而减少收缩裂缝。
2.4 使用钢纤维混凝土
钢纤维混凝土能防止混凝土的塑性开裂, 并且能明显提高混凝土的抗弯拉强度, 可防止或缩小裂缝的形成, 提高混凝土的整体抗裂性。
3 车站变形缝间距的计算
实际的工程中, 发现在有些结构变形缝满足规范规定, 甚至小于规定还产生了严重的裂缝, 而另外一些结构远远的超过规定却没有开裂, 原因就是就是规范把结构长度当成的控制开裂的唯一因素。根据《工程结构裂缝控制》书中推导的合理布置变形缝的公式, 对某地下车站变形缝的间距进行计算。
3.1 地下车站情况
该地下车站长465m, 宽度为20.7m。车站结构采用C30S8 抗渗混凝土, 构造配筋率为0.4%, 施工季节为秋季, 土内最大温差假定为10℃。
3.2 计算过程
3.2.1 收缩量:Sd (t) 计算
Sd (t) =3.24×10-4 (1-e-0.01t) m1m2m3…mn
式中:m1m2m3…mn——为各种因素影响系数。
水泥品种m1=1.00;水泥细度m2=1.00;骨料m3=1.00;水灰比m4=1.10;水泥浆量m5=1;养护时间m6=0.93;环境相对湿度m7=0.7 (相对适度W=79%) ;水力半径系数m8=0.76;捣实系数m9=1;配筋m10=1。
Sd (t) =3.24×10-4 (1-2.72-0.01×90) ×1.1×0.93×0.7×0.76=0.96×10-4
3.2.2 收缩当量温差:Ty计算
收缩当量温差:
Ty=Sd (t) /α=0.96×10-4/ (10×10-6) =9.6℃
3.2.3 总降温差:T计算
T=TB+Ty=10+9.6=19.6℃
3.2.4 混凝土的弹性极限拉伸的计算
εpa=0.5Rf (1+p/d) ×10-4=0.5×2× (1+0.4/1.8) ×10-4=1.22×10-4 (考虑配筋影响)
εpa=2×εpa=1.22×10-4×2=2.44×10-4 (考虑徐变的影响)
3.2.5 变形缝间距[L]的计算
[L]=1.5 (H×E/Cx) 1/2×{arcch[|αT |/ (|αT |-εp) ]}=1.5× (800×3.0×10-4/0.01) 1/2×{arcch[|1.96×10-4|/ (|1.96×10-4|-2.44×10-4) ]}
Cx随地基的变形模量增加而增大, 随地基的塑性变形增加而减小, 随水平位移速度的增加而增大, 随地基对结构反力的增加而增大。对于Cx目前要精确地加以定量尚有一定的困难。目前主要是参考土壤动力学、抗滑稳定试验等方面的理论研究和统计资料, Cx取值为:
软粘土:0.01～0.03N/mm3;
砂质粘土:0.03～0.06N/mm3;
坚硬粘土:0.06～0.1N/mm3;
风化岩石和低级别素混凝土:0.6～0.1N/mm3;
C10以上的配筋混凝土:1.0～1.5N/mm3, 本站取0.01 N/mm3。
由式中可以看出:
由于αT=1.96×10-4<εp=2.44×10-4, 即αT-εp<0, 分析式中分母是负值, 在数学上不成立, 当温差增加到24.4°的时候, 自由变形等于极限拉伸, 则[L]趋于无穷大, 也就是材料结构拉伸能完全满足全约束变形需要, 则任意长度可以不留伸缩缝, 所以, 在满足前面假定的条件下, 任意长度可不留变形缝。但考虑实际施工过程中不可预制的因素, 车站结构应适当布置变形缝, 在车站公共区长度内采用后浇带等工程措施。可在存车线等不影响建筑布置的区域设置变形缝。
4 结论与建议
为了减少裂缝的产生, 地下车站应设置变形缝, 变形缝的间距应结合根据由于围岩条件、结构形式与构造、构件施作顺序等的不同计算出的间距参照实际经验得出, 再结合增加变形缝间距的措施, 合理的布置变形缝, 使地下车站的设计更加合理化和人性化。
参考文献
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地铁地下车站消火栓系统调试方法 篇5
随着城市人员流动日趋频繁, 城市经济的飞速发展, 城市地面道路的交通压力日趋严重, 在这样的情况下, 地铁越来越成为缓解城市交通压力的有效途径。但是由于地铁车站地下空间狭小, 而且人员和设备又高度密集, 一旦发生火灾, 后果将不堪设想。地铁车站消防水系统安装工程是为了保证车站以及区间内预防或发生火灾事故时用水的一项系统工程。这就要求消防水系统工程不仅要保证安装质量, 在系统调试方面, 还必须要达到设计及规范要求。只有这样, 才能保证消防水系统的可靠性和稳定性, 使消防系统真正处于准工作状态, 在发生火灾时能够及时投入运行, 提高灭火效率, 尽可能保证人民生命和财产的安全。由此不难看出消防水系统调试的重要性。
1 地铁消防水系统简介
地铁消火栓系统一般为临高压系统, 即不设稳压装置, 其管网在车站内形成环状, 站厅层的消火栓箱在两侧每隔45 m左右交错布置, 采用单栓消火栓箱。站台层每座楼梯口及长度大于25 m的出入口通道均设置双栓消火栓箱一套, 设置范围为站厅层、站台层公共区;消火栓系统在车站地面设置两套地上式消防水泵接合器和室外消火栓。
消防水系统水源由市政管网引出两路DN200的进水管, 经水表井后接入设在车站内的消防泵房;消防泵房内设消火栓泵组, 泵组均为一用一备。消防控制中心设于站厅层站长室 (原先设于车站控制室) 内。
2 消火栓系统调试
2.1 水源测试
发生火灾时, 正常情况下, 由市政管网引入消防泵房内DN200的进水管作为水源, 通过启动消防水泵, 使消火栓管网内的水压和流量达到灭火时的要求, 利用消火栓箱内的灭火设备进行灭火。
如果发生火灾后, 消防供水设备发生故障, 不能保证供给消防用水时, 应采用室外消火栓作为水源, 由消防车加压后, 通过消防水泵接合器, 使消火栓管网内的水压和流量达到灭火时的要求, 再利用消火栓箱内的灭火设备进行灭火, 故需从两个途径进行水源的测试。
2.1.1 采用室外消火栓作为水源, 利用水泵接合器进行水源的测试
从靠近消火栓水泵接合器的室外消火栓处接消防水龙带至消火栓水泵接合器, 同时将消防水泵出水管上的泄水口用镀锌管接入泵房内的排水沟 (水泵接合器试验前, 系统为无水状态) 。
开启室外消火栓向第一个水泵接合器充水, 同时开启消防水泵出水管上的任意一个泄水阀 (消火栓) , 应有充足的水流流入排水沟。如满足要求时, 继续进行第二个水泵接合器的试验, 否则应检查水泵接合器及其管路, 直至两个消火栓水泵接合器全部通水试验合格。
一般地铁车站室外消火栓和消防水泵接合器均为地上式, 室外消火栓的安装标高距地面宜为750 mm, 消防水泵接合器的安装标高距地面宜为700 mm, 主要是考虑到火灾时, 消防人员操作的方便, 以便消防人员能在最短的时间内进行灭火。
2.1.2 由市政管网引入消防泵房内的进水管作为水源, 进行水源的测试
首先关闭消防水泵出水管上的蝶阀, 然后开启一路消防管道上进入室内的第一个阀门 (总阀) 进行放水, 同时开启消防水泵出水管上的任意一个泄水阀 (消火栓) , 应有充足的水流流入排水沟。如满足要求时, 应关闭第一路消防管道上的总阀, 继续进行另一路水源的测试, 否则应检查防污隔断阀 (倒流防止器) 及其管路是否堵塞, 直至两路水源全部通水试验合格。通水试验合格后, 应将消防管路上的两个总阀全部开启。
由于地铁消防用水直接与市政管网连接, 而消防系统内的水又不经常使用, 极易形成死水, 为了防止地铁车站的消防水污染市政管网, 应在消防泵房内的总进水管上安装防污隔断阀。防污隔断阀的进口前不应安装过滤器, 同时也不允许使用带过滤器的防污隔断阀, 主要是为了防止过滤器的网眼可能被水中的杂质堵塞而引起紧急情况下的消防供水中断。在有的设计图纸中, 防污隔断阀前设置了橡胶软接头、过滤器和闸阀, 应及时与设计沟通, 取消过滤器。
2.2 消防水泵的调试
1) 水泵试运转前, 检查水泵和附属系统的部件是否齐全、各连接部分螺栓是否已经紧固到位;盘动水泵, 转动部分应轻便灵活, 不能有擦碰或异响;
2) 将水泵控制转换开关切换至手动状态, 通过手动按钮点动水泵, 观察水泵的正反转, 通过水泵的接线将水泵调成正转状态;
3) 打开水泵上的排气阀进行排气, 同时将水泵出水管上控制蝶阀设置成半开状态, 然后手动按钮启动水泵, 通过调节水泵出水管上控制蝶阀的开启度使水泵在额定工作状态下运行 (切忌注意水泵运转时的电流不应超过水泵电机铭牌上的额定电流, 否则长时间运转会使水泵烧掉) ;
4) 水泵在额定工作状态下运行时, 应读取水泵出水管上压力表的读数, 水泵出口的压力应等于市政管网的压力加水泵的额定工作压力, 如有较大偏差时, 应及时检查消防水泵及管路系统;
5) 再次通过手动按钮启动水泵, 用秒表测量从电源接通到消防泵达到额定工况的时间, 应在30 s内, 保证消防水泵应在30 s内投入正常运行。
2.3 消火栓系统栓口出水压力测试
地铁消火栓系统设计流量为20 L/s, 最不利点栓口压力为0.19 MPa。也就是说, 地铁消防泵启动时, 同时打开四个消火栓头, 应确保最不利点栓口的出水动压为0.19 MPa, 考虑到消防水龙带及消防水枪本身的压力损失, 才能保证消防水枪喷射充实水柱长度应不小于10 m的规范要求;同时还要保证最有利点栓口的出水动压不应大于0.5 MPa, 如超过0.5 MPa, 火场实践证明, 一人难以握紧水枪使用, 反而不能进行有效的灭火。
栓口出水压力测量应在最不利点 (站厅层消防泵房最远端的消火栓箱) 和最有利点 (车站进入区间的第一个栓头) 分别进行。有人认为区间最低点的消火栓是最有利点, 虽然它距消防泵房的高度最高, 但它距消防泵房的距离最远, 同时管道系统的沿程阻力和局部压力损失之和最大, 故区间最低点的消火栓并不是最有利点。
接好水带、水枪, 启动消防泵, 应同时打开四个消火栓头 (实际可以同时打开泵房内消防泵出水管上的两个消火栓, 再任意打开一个出入口的消火栓, 主要是为了排水方便) , 当消火栓出水稳定后测量最不利点栓口的消防水枪喷射充实水柱长度应不小于10 m (测量时水枪的上倾角应为45°) , 最有利点栓口的出水动压不应大于0.50 MPa, 当测量结果大于0.50 MPa时应在栓口处加设减压孔板, 使出水压力满足要求。我们平常调试是启动消防泵, 任意打开一个出入口的消火栓, 使消防水枪充实水柱长度大于10 m为止。这是错误的, 应加以纠正。
综上所述, 一般地铁车站消防泵的扬程不宜大于20 m, 如果消防泵的扬程大于20 m, 加上市政管网的压力0.25 MPa, 再加上消防泵房出水管至区间消火栓栓口的高差 (即静压0.15 MPa) , 那么消防泵启动时, 最有利点 (车站进入区间的第一个栓头) 的出水动压势必会大于0.5 MPa, 如超过0.5 MPa, 一人是难以握紧水枪使用, 反而不能进行有效的灭火, 否则应采取措施, 还应在栓口处增设减压孔板。
2.4 消火栓系统联动调试
1) 按下任一台消火栓箱内启泵按钮, 均应能够启动消防泵, 同时按钮上的指示灯显示正常;启泵按钮复位后, 指示灯熄灭。
2) 在车站消防控制中心 (站长室) 进行消火栓泵的启动、停止操作, 消火栓泵应能够正常启、停。
3) 以自动和手动方式启动消防水泵时, 消防水泵应在30 s内投入正常运行。
4) 以备用电源切换方式或备用泵切换启动消防水泵时, 消防水泵应在30 s内投入正常运行。
5) 调试结束后, 应将所有水泵全部调至自动工作状态, 等待消防验收。
3 结语
消火栓系统调试结束后, 应重复若干次调试, 每次调试成功后, 应使系统恢复至静止状态后开始再次调试, 重新记录所有数据, 并与前次相比较, 发现存在误差和问题的, 应查找原因, 认真分析, 最后达到每次记录数据近似, 整个调试可视为完成。只有这样, 才能保证消火栓系统的可靠性和稳定性, 使系统真正处于准工作状态, 在发生火灾时能够及时投入运行, 提高灭火效率。
摘要：简要介绍了地铁消防水系统的组成及设置, 着重对地铁地下车站消火栓系统的调试方法进行了阐述, 包括水源测试, 消防水泵的调试, 消火栓系统联动调试等, 指出消火栓系统应重复多次调试, 使其处于准工作状态, 以保障火灾时能及时投入运行。
关键词：地铁车站,消火栓系统,调试方法
参考文献
[1]GB 50242-2002, 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范[S].
[2]GB 50299-1999, 地下铁道工程施工及验收规范 (2003版) [S].
地下车站 篇6
1 车站公共区冷负荷计算
在确定空气处理过程前,首先进行车站公共区冷负荷计算,确定站厅、站台层冷负荷、湿负荷,热湿比等。
地下车站的负荷不受外界环境的影响,不需要考虑建筑物围护结构对负荷的影响,其主要来源于车站的人员、设备、车站与隧道区间的热交换、车站与出入口之间的热交换等。关于冷负荷计算的内容在参考文献[1]中详细论述,不再赘述。
2 确定空调系统送风量
2.1 送风温差
根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》[2]7.4.10规定:舒适性空调送风温差不宜大于10℃(送风口高度不大于5 m时),所以计算将送风温差设定为10℃。
设定厅台混合状态点为29℃,送风状态点为19℃,对于站厅层送风温差为11℃,站台层送风温差为9℃。
2.2 送风量
首先根据负荷计算及相关规范确定以下风量:
G1——送风量,m3/s;
G2——自然进风风量,m3/s;
G3——回风风量,m3/s;
G4——屏蔽门漏风量,m3/s;
G5——空调新风量,m3/s。
2.2.1 送风量G1
利用显冷负荷及送风温差,分别计算站厅及站台层送风量:
式中:Q显为显冷负荷,k W;Δt为送风温差,℃。
2.2.2 空调新风量G5
确定空调新风量需要考虑3个因素。
(1)满足人员要求[3]:公共区空调季小新风量运行时,新风量每位乘客按≥20 m3/h计算;非空调季新风量每位乘客按≥30 m3/h计算,且换气次数≥5次/h。
(2)空调系统新风量不小于总风量10%[4]。
(3)屏蔽门漏风量。
一般新风量计算有2种,即在以上3者取最大值计算,或以(1)(2)项中取两者最大值计算。
由于屏蔽门漏风量随着行车间隔呈脉冲性变化,在其开启期间达到峰值,关闭后,漏风量趋近于零。新风机的风量是稳定的,无法随着这种波动而变化,所以车站内的压力变化无法避免。因此,建议新风量按照(1)(2)项中取两者最大值计算,而与屏蔽门漏风量的差值按照由出入口车站自然进风考虑,并将这部分负荷计入车站。
2.2.3 回风风量G3
回风风量=送风量G1-空调新风量G5。
2.2.4 屏蔽门漏风量G4
屏蔽门漏风量,一般可取7.5~10.0 m3/s[1]。
2.2.5 自然进风风量G2
自然进风风量G2=屏蔽门漏风量G4-空调新风量G5。
3 空气处理过程及处理状态参数
3.1 绘制焓湿图
根据车站空气处理过程,绘制焓湿图(见图1)。由于参数尚未确定,此时是根据已知的空气状态点温度及热湿比绘制的示意图,室内空气状态点湿度控制在40%~70%。
站厅站台回风N经风机及管道温升达N',与新风在H点混合后,经表冷器进行降温减湿处理至状态点S',经风机及管道温升达到S,并由管道送至站厅及站台,送至站厅及站台的空气分别吸收余热余湿,并沿热湿比线ε1、ε2到达站厅及站台的设计参数N1、N2,站厅空气N1与站台空气N2混合后达到回风状态点N。空气处理过程状态点见表1,碧海站空气处理过程见表2。
3.2 空气处理过程的确定和校核
采用循环迭代的方式,确定送风状态点的参数,设定其相对湿度,由此计算出其他状态点参数;判别站厅和站台的相对湿度是否满足40%~70%的要求,同时表冷器出风状态点应尽量使接近机器露点(90%~95%);如果满足,则计算结束,否则需要重新调整送风状态点参数计算。具体步骤如下:
(1)确定站厅N1、站台N2、室外W、送风状态点S、表冷器出风状态点S'的温度。
(2)根据温度查表得到该温度下饱和分压力Pgb。
(3)试输入送风状态S点相对湿度φ为85%。
(4)计算送风状态点的焓湿量:
式中:B为标准大气压,101 300 Pa。
(5)计算站台站厅、空气状态点的焓湿量及相对湿度:
将式(5)代入式(4),可得到:
式中:站厅层送风温差Δt为11℃,站台层送风温差Δt为9℃。
(6)计算表冷器出风状态点S'的温度及相对湿度。
风机和管道温升使表冷器出风状态点S'沿等湿线到达送风状态点S,确定S'点的状态,需要确定风机和送风管道产生温升。
(1)风机温升及由此产生的冷负荷[5]。
风机机械能转化成热能,造成空气温度升高(该温升并不是由电机散热产生,即使空气不流经电机,仍会使空气温度升高)。空气通过风机的温升计算可以参照《全国民用建筑工程设计技术措施:暖通空调:动力》5.2.5,记做Δt1:
式中:QF为风机负荷,k W;H为风机风压,Pa;G1为风量,m3/s;η为电机安装位置系数,当电机安装在气流内时,η=1,否则η=η2;η1为风机效率;η2为电机效率,取0.8~0.9。
式(10)所计算结果即为空气通过风机时由温升引起的冷负荷。
由式(9)、式(10)可得:
(2)管道温升及由此产生的冷负荷[5]。
空调送回风管的温升可以参照《全国民用建筑工程设计技术措施:暖通空调:动力》5.2.6,记做Δt2。
采用式(9)可计算空气由管道温升引起的冷负荷。
例空调箱风机风量为80 000 m3/s,压头为600 Pa,风机效率80%,电机效率85%,车站两端各设置空调箱1台,则Δt1=0.71℃(空调箱η=1),单台发热量为19 k W,总发热量38 k W。
管道平均长度100 m,则Δt2=0.8℃,发热量43 k W。
S'—S的温升为Δt1+Δt2,则S'的温度为17.5℃,ds'=ds。
(7)根据式(8)计算相对湿度,判别站厅和站台的相对湿度是否满足40%~70%,同时表冷器出风状态点应尽量接近机器露点(90%~95%)。
不满足以上条件时,应重复步骤(3),直到满足要求为止。
(8)碧海站空气处理过程及校核见表3。
3.3 计算空气处理过程状态点参数
3.3.1 计算流程
(1)焓值。利用式(5)计算N1、N2、S、S'的焓值。
(2)混合状态N点。
N点为N1、N2的混合状态点,
式中:G厅、G台、G分别为站厅、站台的送风量及总送风量,m3/s。
(3)混合状态N'点。
N—N'为等湿过程,dN'=dN。
风机及管道温升计算同上所述,因管道与环境温差很小,按0.5℃计算。
tN'=tN-0.5,用式(5)计算焓值。
(4)室外空气状态W点。
W点为室外空气状态点,参数可查表得到。
(5)送风状态S点。
S点已经设定。
(6)表冷器出风状态S'点。
S'—S为等湿过程,dS'=dS。
i=1.01t+d(2 500+1.84)t。
(7)新回风混合状态H点,计算同N。
式中:G3、G5、G1分别为回风量、新风量及总送风量,m3/s。
(8)根据计算结果,校正焓湿图[6]。
3.3.2 碧海站空气处理过程计算
碧海站空气处理状态点主要参数表见表4。
4 确定空调风量及冷量
组合式空调箱:风量G=(1.05~1.10)G1。
冷水机组冷量:Q=G1ρ(iH-iS'),一般冷水机组选型不再考虑冷量附加值。
5 结束语
以深圳地铁11号线碧海站为例对空气处理过程进行系统梳理,列出常用的经验数据、计算公式及算法。采用循环迭代的方式,简单实用,为地下车站公共区空气处理过程的设计提供参考。
参考文献
[1]杨宁.深圳地铁地下车站公共区冷负荷计算[J].铁路技术创新,2016(4):20-23.
[2]GB 50736—2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].
[3]WS 394—2012公共场所集中空调通风系统卫生规范[S].
[4]GB 50157—2013地铁设计规范[S].
[5]陈重.全国民用建筑工程设计技术措施[M].北京:中国计划出版社,2009.
T形换乘地下车站结构设计 篇7
某车站为2号线一期工程的第4个站,线网中与规划4号线呈脱离式“T”字换乘,换乘节点部分与本站同步实施,预留远期4号线相关建设条件。本站为2号线运营小交路折返站,站后设置折返线和停车线。
车站主体长度为501.60 m,车站内净长为500.00 m,线间距17.0 m。车站内线路呈“人”字坡,由变坡点分别向西、向东0.2%下坡,车站覆土厚度为3.1 m～4.3 m。
车站东南侧为在建商业广场,西南侧为在建商住楼和已建24层住宅楼,北侧规划为居住用地及街头绿地。
2 地质概述
场地地层以硬塑状粘性土为主,缺失第⑤层软土,无明显含水层。车站范围内各土层特性概述如下:
①1层杂填土:杂色,松散,主要为路基土,层厚0.60 m～5.4 m。③1层粘土:灰黄～褐黄色,硬塑,层厚1.20 m～6.90 m。③2层粉质粘土:灰黄色,可塑,层厚1.20 m～5.10 m。⑥1层粘土:灰黄色,硬塑,层厚11.80 m～18.40 m。⑥2层粉质粘土:灰黄色,可塑,层厚1.30 m～8.60 m。⑦1层粉质粘土:灰色,软塑,层厚1.60 m～10.10 m。⑧1层粉质粘土:灰黄色,硬塑,层厚1.00 m～4.00 m。(11)1层碎石:杂色,密实,块状,层厚7.10 m～10.60 m。(11)2层含碎石粉质粘土:灰～棕黄色,可塑,结构较松散,夹岩石碎块,层厚0.90 m～8.40 m。
3 工程设计重点
3.1 车站施工工筹的安排
考虑到车站较长,工期又相当紧张,在车站(23)轴及(47)轴处设置了两道封堵墙,车站主体分两期施工。一期施工(23)轴封堵墙以西结构及(47)轴封堵墙以东结构,为区间盾构及时提供调头条件;二期施工两道封堵墙之间的车站结构。
3.2 同期建设4号线北端头井的处理
换乘节点部分4号线北端头井设计为盾构调头井,远期4号线区间盾构掘进后在井内调头。因此端头井内两根永久柱需要在远期4号线盾构区间调头后再浇筑,近期考虑两根ϕ850钢管混凝土柱作为临时支柱。端头井内顶、中、底梁需要综合考虑近期、盾构调头阶段临时柱拆除后以及远期永久柱浇筑完成各受力阶段后进行配筋计算。
3.3 与4号线换乘节点的处理
本站2号线为地下2层结构,同期建设4号线为地下3层结构,考虑到地下3层基坑深度较大,换乘节点范围地下2层中板逆作,与地下2层基坑底板一起施作,然后继续往下开挖地下3层基坑。同时,T形换乘区域考虑结构适当外放,以减少远期4号线建设时各种不稳定因素引起的局部调整的影响。
3.4 预留远期大换乘厅接口及与城市设计相结合问题
车站T形换乘节点站厅层在远期设计为一个圆形大换乘厅,近期仅设计为半圆形的小换乘厅,车站主体站厅层及附属结构设计时需要考虑并预留好远期打通条件。本站与市民休闲广场距离较近,根据规划部门提供的城市设计相关要求,车站换乘节点站厅层北侧需要考虑预留以后跟城市设计相接的地下接口,因此将2号线4号风亭、T形换乘区及2号线主体之间的围合区域加以利用,结构上预留后期开发条件。
3.5 车站附属结构与主体结合差异沉降问题
车站主体底板位于⑥1粘土层,车站附属结构及围合区域结构底板位于③2粉质粘土层,根据地铁相关规范要求,车站主体与附属结构之间需要设置变形缝,以满足两个结构之间的不均匀沉降要求,并减少结构裂缝的产生。但本站4号出入口与7号出入口需要考虑远期大换乘厅的打通而无法设置变形缝;4号风亭及相邻围合区域因两面与主体相接也无法设置变形缝,因此通过在结构底板下设置钻孔灌注桩来协调结构之间的不均匀沉降,以便减少结构裂缝的产生。
4 围护结构设计
车站位于梁溪路上,跨青山西路和蠡溪路两个路口,车站北侧沿梁溪路分布的DN1 800泄洪管,临时迁改后该泄洪管距离车站围护结构最近处仅1.5 m左右;车站北侧有一幢6层居住楼距离车站仅3.5 m。根据本工程所处的周边环境,车站主体基坑变形控制保护等级定为一级。
4.1 支护体系方案
根据本车站基坑深度、宽度的不同和周边环境的保护要求,分段选用合理的支护体系方案。
标准段基坑宽度为22.7 m～23.75 m,基坑开挖深度为18.01 m～17.17 m,采用800 mm厚地下连续墙+三道内支撑作为基坑的支护结构。
端头井基坑宽度为26.8 m,基坑开挖深度为19.861 m～19.032 m,采用800 mm厚地下连续墙+四道内支撑作为基坑的支护结构,为确保基坑及周边环境安全,第三道钢支撑在回筑阶段往下换撑。
本站与4号线换乘节点范围地下3层基坑宽度为41.755 m～44.761 m,此范围基坑开挖深度为24.801 m～26.501 m。考虑到基坑开挖深度较大,基坑形状不规则,根据基坑周边环境保护和降低工程造价的要求,对顺作法施工和半逆作法施工等多个设计方案进行了分析与计算,通过技术经济比较,并结合施工工期的要求,决定采用地下2层中板逆作的施工方法,支护结构采用1 000 mm厚 地下连续墙+五道内支撑+地下2层中板逆作作为基坑的支护结构。
经验算,本站不需要降承压水。为了保持坑底干作业要求,需在基坑内外合理设置排水沟、集水井排水,并应防止基坑外的水流入基坑。
因车站底板所处土层为⑥1粘土层,该层土的力学指标Cq=55 kPa,Φq=20.2°,本站不进行坑底地基加固设计。
4.2 地下连续墙计算
施工阶段地下墙作为基坑的围护结构,根据各开挖工况按竖向弹性地基梁法计算,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。下面分别对标准段、端头井、换乘节点地下3层基坑开挖阶段地下墙进行计算,其内力及变形图见图1～图3。
根据以上计算结果可看出,车站主体基坑支护结构位移计算值小于一级环境保护要求所对应的变形控制值。根据内力包络值以及位移计算值,本车站所选用的支护体系方案是合理可行的。
4.3 环境保护措施
根据周边环境以及一级基坑的变形控制保护等级要求,在施工过程中,提出以下几条环境保护的技术措施。
在导墙施工、地下墙成槽施工、基坑开挖、支撑及主体结构回筑施工中进行全过程跟踪监测控制,及时调整和优化施工措施,以有效控制变形。
基坑开挖程序必须以“时空效应”理论为指导,要求每步开挖以3 m～6 m为一小段,每步开挖的无支撑暴露时间控制在8 h～16 h,保证施工期间的基坑稳定和减少变形,确保基坑的安全。
按照一级基坑变形控制保护等级要求复加预应力,根据跟踪监测数据,控制开挖范围内复加预应力的时间和数值。
根据周边较近管线变形最大允许值,以及周边环境的要求,制定出变形控制指标、警戒值和各阶段的控制值,必要时实施跟踪注浆或其他辅助技术措施。
5 主体结构设计
5.1 主要设计原则
结构设计分施工阶段和使用阶段,按照承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求,进行承载力、稳定、变形、抗浮及裂缝宽度等方面的检算。
车站采用现浇整体式框架结构,与地下墙形成复合结构。使用阶段考虑地下连续墙参与车站抗浮,并与主体结构侧墙共同承受车站侧向水土压力。
地震作用按6度考虑,抗震措施按7度设防。
人防荷载按6级抗力等级进行结构强度验算,并做到各个部分抗力协调。
车站主体每隔24 m～28 m左右设置诱导缝,如遇结构开孔或设备区无法设置诱导缝时改设施工缝,车站结构因分段施工设封堵墙处则考虑后浇带处理。
5.2 车站抗浮验算
按最不利水位位于地面下0.5 m进行车站抗浮验算。车站标准段设置压顶梁,考虑地下墙自重及侧壁摩阻力后,抗浮满足要求;换乘节点地下3层结构需要设置抗拔桩,以满足抗浮要求。
5.3 车站标准段设计
车站标准段计算按底板作用在弹性地基上的平面闭合框架结构进行内力分析,荷载按结构最不利受力情况进行组合,取其包络值进行配筋计算。计算图式及荷载见图4。
5.4 车站端头井设计
车站东、西两个端头井均设置为盾构调头井,井内中立柱在盾构推进调头之前不允许浇筑,这段时间内顶板不允许覆土,底板需设置泄水孔以减小结构下水反力。在盾构完成调头后浇筑中立柱及顶板覆土,并封闭底板泄水孔。
由于端头井空间受力作用明显,所以考虑采用顶、中、底板结合梁、柱框架结构共同作用的计算体系进行三维有限元分析,对盾构调头阶段、使用阶段的重力工况及水反力工况分别进行计算。
5.5 车站换乘节点设计
车站换乘节点区域为地下2层结构与地下3层结构T形相交,为不规则矩形,同样需要进行三维有限元计算分析。为模拟结构不同阶段的受力情况,计算分析时考虑了近期使用阶段(4号线盾构孔未打开,部分附属通道未打通)、远期盾构调头阶段(4号线端头井内临时中柱凿除)、远期使用阶段(4号线盾构孔打开,附属通道全部打通形成大换乘厅结构)三个阶段。
根据三个阶段的计算结果分析,地下3层底板最大正弯矩为2 300kN·m,端墙最大正弯矩为1 300kN·m。通过弯矩配筋及抗剪计算,地下3层底板厚度采用1 400mm截面,端墙厚度采用1 000mm截面是合适的。
6结构防水处理
本站结构防水设计遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、综合治理”的原则。以混凝土自防水为主、柔性防水层为辅,对变形缝、施工缝等特殊部位进行多道处理。其控制标准见表1。
根据本站规模及结构特点,提出以下几点控制车站混凝土结构裂缝产生的主要措施:
1)采用防水混凝土进行结构自防水,防水混凝土的抗渗等级不小于P8。2)增加结构的纵向刚度,减少车站纵向不均匀沉降而引起的纵向变形,从而达到减少车站结构有害裂缝的产生。3)车站纵向设置诱导缝、施工缝及后浇带,以控制其结构裂缝无规则出现;同时加强设缝位置及侧墙预留穿墙孔等处的防水构造措施,真正做到缝的位置裂而不漏的要求。4)提高大体积混凝土的施工质量,加强施工养护,减少混凝土温差应力,增加结构抗裂强度。5)有效控制车站主体与附属结构之间的差异沉降,减少结构裂缝的产生。
7结语
从某工程实例出发,对预留换乘节点的T形换乘车站的结构设计进行了详细的论述,提出了可行的设计方案和技术措施,可为以后类似工程的设计提供有益的借鉴。
摘要：以某城市2号线地铁车站为例,介绍了T形换乘地下车站结构设计的特点,并就远期实施车站与近期车站出入口围合区域的施工作了叙述。针对本工程结构、地质及环境特点,提出了详细、可行的设计方案及技术措施,为今后类似工程的设计提供了一定指导。
关键词：T形换乘,地下车站,结构设计,环境保护
参考文献
[1]姚燕明,周顺华.支撑刚度及预加轴力对基坑变形和内力的影响[J].地下空间,2003(4):401-404.
[2]王元湘.明挖结构使用阶段的受力分析[J].都市快轨交通,2006,19(3):49-52.
[3]DB J 08-109-2004,城市轨道交通设计规范[S].
[4]TB 10002.1-2005,铁路桥涵设计基本规范[S].
[5]王卫东,王建华.深基坑支护结构与主体结构相结合的设计、分析与实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
地下车站 篇8
地下连续墙最深达65m
于家堡站占地超过8.6万m2, 总建筑面积27万m2, 于家堡站与以往高铁站房建设不同, 除了露出地表的穹顶外, 站房90%的主体结构都在地下, 是目前国内最大最深的全地下综合性交通枢纽工程。其选址在一块三面环水的盐碱地, 透水、流沙等地质灾害对整个施工提出了巨大的挑战。
于家堡站的地下连续墙深度比一般建筑物要求高得多——达到地下60m、最深处到65m, 几乎等于300m超高层建筑所需桩基深度, 地质条件复杂, 基坑开挖及降水的难度大, 给地下连续墙施工及基坑开挖安全施工带来极大难度。
要让设计图纸变成现实, 首先起到防护作用的钢筋笼下放必须精准, 为了将误差控制在1‰以内, 中国中铁建工集团于家堡站工程项目部组织了13次专家论证会和计算机BIM模拟地下连续墙施工, 最终采用高精度导墙和三抓成槽施工工艺控制垂直度, 完成了此项难度极大的基坑支护工作。有了这个地底的铜墙铁壁作防护, 后续的施工作业中成功避免了基坑漏水的风险。在复杂的施工过程中, 项目部克服困难, 相继研发采用了地下连续墙施工、高压旋喷桩施工、AM扩孔灌注桩施工、半顺半逆深基坑施工等技术和工法填补国内空白, 使工程顺利推进。
在地下连续墙施工中, 成槽多采用地下连续墙液压抓斗施工, 一般地下连续墙液压抓斗适用较松软土层, 具有施工速度快、造价低等优点, 但天津滨海地区的地质情况不同于国内其他地区, 该地区土质呈上软下硬特征, 地表以下至25m大多为淤泥质土层, 而25m以下为粉砂层, 而且超深地下连续墙的施工垂直精度很难保证。最适宜的施工方法应是抓铣结合的成槽工艺, 即地表下25m以上较松软土层采用地下连续墙液压抓斗施工成槽, 25m以下粉砂层部分采用双轮铣设备施工成槽, 这样施工速度能够得到保证。但是此种成槽工艺造价高, 技术要求高, 同时双轮铣成槽设备国内很少, 难以满足工期进度要求。
根据地质水文条件、地下连续墙设计深度、形状及工期进度的要求, 项目部综合考虑, 确定了将地下连续墙液压抓斗、旋挖钻机、气举反循环设备作为本次地下连续墙施工的主要机具, 3种设备各取所长、优势互补、联合作业。在地下连续墙施工顺序上打破传统依次顺序幅施工的常规做法, 改为跳幅的施工顺序。
地下连续墙钢筋笼全部在施工现场内钢筋制作平台上分两段进行加工制作成型。每幅地下连续墙钢筋笼重约79t, 采用300t和150t履带起重机配合进行吊装。起吊时, 先将钢筋笼水平吊起, 然后升300t履带起重机主吊钩、放150t履带起重机副吊钩, 最终由300t履带起重机将钢筋笼凌空吊直。
千根钢管柱擎起三层地下空间
钢管柱成为于家堡站房坚实的立足点。在没有开挖基坑前, 这些钢管柱的位置就被确定, 每根钢柱在下压过程中的定位精度达到1‰。为解决传统桩基抗浮力弱、无法承受巨大的地下水压力问题, 桩基成孔大部分采用进口大直径大功率旋挖钻机施工, 有效保证了桩身垂直度, 并采用具有国际领先水平的AM可视可控液压扩孔工法进行扩孔施工, 保证了扩底成孔的有效直径, 同时减少了钢筋、混凝土等材料的使用, 降低了桩基土方开挖量, 并将工期提前30天。
整个站房近千根钢管承重柱深植地下, 每隔9m就有一根, 每根柱子的直径都有1m, 最长的柱子近30m, 确保了建筑物的结构安全。钢管柱的施工过程采用了先进的HPE (钢管柱液压可控插入施工) 技术, 在打桩机成孔后先将混凝土浇筑至规定高度, 再用液压设备将钢管插入其中, 最后再向钢管中灌注混凝土, 形成承重柱。该工艺将施工时间从半个月缩短至3天, 且避免了人工下管内操作, 增加了安全系数。
4600吨重钢结构穹顶无支撑
于家堡站外形独特, 其主体“贝壳”型单层大跨度网壳穹顶钢结构工程为国际首例。整个穹顶南北向长143.9m, 东西宽度80.9m, 最高点离地面25.8m, 重达4600t, 主要杆件采用36根正螺旋和36根反螺旋曲线钢箱梁相互交叉连接, 中间却没有任何支撑物, 全部是钢结构承重和周边36个基座施力。
于家堡站穹顶钢结构有1000多个不同节点, 2000多个不同杆件, 如果采用高空散装, 精度很难保证。经过严谨的实验论证, 项目部决定采用部分逆施工法, 提出“地面拼装、部分散装、中心提升”的施工方案。
网壳分段工厂加工制作后, 发运至现场, 中间穹顶先拼装成提升分块, 并搭设提升架, 待下部分段吊装后进行整体提升;下部吊装分段按从下到上的顺序逐根安装, 并在中板上搭设临时支撑。中间穹顶提升分块采用2台80t汽车起重机进行构件的拼装;下部吊装分段在下部圈梁支座外侧顶板混凝土板上采用2台250t履带起重机直接进行吊装。
中间穹顶整体提升采用液压同步提升技术, 共设置21个提升点, 边缘17个提升点分别设置1个提升塔架, 每个塔架上设置1台100t油缸, 网架中间设置2个三角塔架群, 三角塔架群上设置200t油缸。边缘一圈下吊点采用原有网架节点板焊接耳板作为锚固结构;中间下吊点采用圈梁设置牛腿作为锚固结构。
主体结构吊装完成后, 即开始结构的卸载施工。结构卸载是将屋面网壳钢结构从支撑受力状态下, 转换到自由受力状态的过程, 即在保证现有钢结构临时支撑体系整体受力安全、主体结构由施工安装状态顺利过渡到设计状态。卸载采用分区逐级卸载技术, 利用液压千斤顶同步卸载, 保证了卸载过程中结构的安全稳定。
地下车站 篇9
关键词：地铁车站,地下连续墙,施工技术,泥浆
0 引言
随着社会生产力的发展, 城市建设和旧城改造规模的不断扩大, 高层建筑和深基础工程越来越多, 施工条件也越来越受到周围环境的限制, 有些深基础工程已经不能采用传统的方法进行施工。目前地下连续墙支护技术被广泛地应用于地铁车站的支护形式, 一些深基础工程的施工困难就可以得到较妥然的解决。
1 工程实例
某地铁车站, 长为275.5m, 宽为13.1m~19.5m。车站平均开挖深度为25.7m, 采用地下连续墙支护, 地下连续墙深为37m, 墙度为0.8m。车站拟建场地的地基土在100 m深度范围内均为第四纪松散沉积物, 属第四系滨海平原地基土沉积层, 主要由饱和粉性土、粘性土以及砂土组成, 一般具有成层分布特点。
2 施工方法
地下连续墙采用跳槽法施工, 泥浆护壁, 槽内土体用液压抓斗直接抓出, 展开平行、流水作业。钢筋笼现场制作, 整体吊装入槽, 2~3套导管灌注水下混凝土;连续墙幅间接头按设计采用工字钢或锁口管接头, 并预埋接头注浆管;拐角槽段施工采用预先施作钻孔桩引孔的方法处理, 确保成槽垂直度。该机适应地质能力强, 成槽深度深。接头形式使用铣接头, 可以实现较好接头质量, 提高围护结构整体的水密性。
地连墙施工现场布置泥水循环系统, 主要包括泥浆制浆站、泥浆处理站及各种路线等。泥水循环系统的现场布置, 既确保工艺的顺畅、施工的方便、效率的提高, 又能保证现场文明施工及环保要求。
2.1 导墙浇筑
导墙是控制地下连续墙各项指标的基准, 它起着支护槽口土体、承受地面荷载和稳定泥浆液面的作用。对于地质情况比较好的地方, 可以直接施作导墙, 对于松散层可通过地表注浆进行地基加固及防渗堵漏, 然后施作导墙。根据施工区域地质情况, 导墙为现浇C20钢筋砼倒L形结构, 净宽度比连续墙宽50mm。
用全站仪测放出地连墙轴线, 并放出导墙位置, 为保证地下连续墙不侵入主体建筑限界和内衬墙厚度范围内, 根据成槽精度要求及最大开挖深度, 连续墙向基坑外侧移:δ=25+55000×1/300≌210mm, 实际采用250mm。导墙开挖采用挖掘机开挖, 人工配合清底。基底夯实后, 铺设7cm厚1:3水泥砂浆, 砼浇筑采用钢模板及木支撑, 插入式振捣器振捣。导墙顶高出地面不小于10cm, 以防止地面水流入槽内, 污染泥浆。模板拆除后, 沿其纵向每隔1m加设上下两道10×10cm方木内撑, 将两片导墙支撑起来, 在导墙的砼达到设计强度前, 禁止任何重型机械和运输设备在其旁边通过。导墙施工缝与地下连续墙接缝错开。
2.2 槽段划分
本工程连续墙槽段划分按设计有6m、5m、3m数种。槽段分为一期槽和二期槽, 一期二期槽交错布置。挖槽开始前, 根据设计图纸和业主提供的测量控制桩点在导墙上精确划出分段标记线, 并按照设计幅段编号现场用红油漆在导墙上标识幅段编号。
2.3 泥浆制备与管理
2.3.1 泥浆配制
泥浆主要是在地下连续墙挖槽过程中起护壁作用, 泥浆护壁技术是地下连续墙工程基础技术之一, 其质量好坏直接影响到地下连续墙的质量与安全。
根据地质条件, 泥浆采用膨润土泥浆。浆搅拌采用1 500L型旋流立式高速搅拌机。泥浆的搅拌方法对膨润土的溶胀度影响很大, 搅拌不均匀、不充分, 对泥浆的粘度、失水量会产生很大影响, 具体配制细节:先配制CMC溶液 (先将水加至1/3, 再把CMC粉沫缓慢撒入, 继续加水搅拌) 静置6小时, 按配合比在搅拌筒内加水, 加膨润土, 搅拌3分钟后, 再加入CMC溶液。搅拌10分钟, 再加入纯碱, 搅拌均匀后, 放入储浆池内, 待静置24小时后, 膨润土颗粒充分水化膨胀, 即可泵入循环池, 以备使用。
2.3.2 泥浆循环
在挖槽过程中, 泥浆由循环池注入开挖槽段, 边开挖边注入, 保持泥浆液面距离导墙面0.2m左右, 并高于地下水位1m以上。清槽过程中, 采用泵吸反循环, 泥浆由循环池注入槽内, 槽内泥浆抽到沉淀池, 以物理处理后, 返回循环池。砼灌注过程中, 上部泥浆返回沉淀池, 而砼顶面以上4m内的泥浆排到废浆池, 原则上废弃不用。
2.3.3 泥浆质量管理
在地连墙施工过程中, 因各种因素影响, 会导致泥浆性质劣化, 其主要原因有:由于形成泥皮消耗了泥浆, 由于地下水或雨水稀释了泥浆, 粘土细颗粒混入泥浆, 砼中的钙离子混入泥浆, 土中或地下水的阳离子混入泥浆。劣化的泥浆, 会给施工带来困难, 造成槽壁坍塌, 所以在施工过程中控制泥浆的质量十分重要。
1) 泥浆制作所用原料符合技术性能要求。施工用水须提前进行水质检验, 以测定水中的钙、钠离子的含量和PH值, 以便给泥浆配合比设计时对使用外加剂提供参考数据。由于各地的膨润土的性质差异较大, 使用前先了解当地膨润土的化学成分, 针对相应的膨润土设计泥浆浓度、外加剂的种类和掺量、泥浆的循环次数等要素。泥浆制备时符合配合比, 并进行性能测试, 及时调整配合比;
2) 泥浆制作中每班进行二次质量指标检测, 新拌泥浆应存放24小时后方可使用, 并在泥浆池须不断用泥浆泵搅拌;
3) 在成槽过程中, 除按规定时间对槽内泥浆进行检测外, 还需充分注意周围环境条件对泥浆质量的影响, 如地下水位变化, 排出渣土的土质与原勘探的土质之间的差异, 防止泥浆溢流流向导墙外侧, 防止雨水和地面水流入沟槽内;
4) 成槽后泥浆在槽内静置时间较长, 槽内泥浆易降低质量, 悬浮在泥浆中的土渣会沉淀, 从而使泥浆比重减小, 会使形成的泥皮薄弱而且防渗性差。因此, 在泥浆静置时间, 向槽内适当补充一些新拌制的泥浆并定期进行质量检测;
5) 对于槽段中回收出的泥浆, 应进行净化调整到需要的指标, 与新鲜泥浆混合循环使用, 无法调净的泥浆排放到废浆池, 经处理后运输出场。
2.4 成槽施工
连续墙施工采用跳槽法, 根据槽段长度与成槽机的开口宽度, 确定出首开幅和闭合幅, 保证成槽机切土时两侧邻界条件的均衡性, 以确保槽壁垂直, 成槽后以超声波检测仪检查成槽质量。
2.4.1 液压抓斗成槽
液压抓斗的冲击力和闭合力足以抓起全风化岩, 因此能够适合本项目的地质情况。采取三序成槽, 先挖两边, 再挖中间。在成槽过程中, 采用超声波测井仪严格控制抓斗的垂直度及平面位置, 尤其是开槽阶段。仔细观察监测系统, X、Y轴任一方向偏差超过允许值时, 立即进行纠偏。抓斗沿地连墙中轴线入槽, 机械操作要平衡。并及时补入泥浆, 维持导墙中泥浆液面稳定。
2.4.2 双轮铣成槽
液压铣成槽时, 首先选择一个槽段进行生产性试验, 探明液压铣对本工程地层的适应性, 使操作手对本工程地层条件有初步的认知;检验成槽质量、清孔质量、钢筋笼的下设速度和刚度等;掌握铣槽机在各地层中的成槽效率、铣齿的适应性和消耗率。根据试验优化泥浆性能指标, 改进操作规程使之更适应地层特性, 掌握质量控制方法。
成槽不宜快速掘进, 以防槽壁失稳, 当挖至槽底2m~3m时, 应用测绳测深, 防止超挖和少挖。为了能够切割到两个切割轮之间在开挖槽底部形成的脊状土, 在切割轮上安装偏头齿。这个特殊的偏头齿可以在每次到达开挖槽底部的时候通过机械导向装置向上翻转, 切割两个切割轮之间的脊状土。
双轮铣槽机采用两个独立的测斜器沿墙板轴线和垂直与墙板的两个方向进行测量。这些设备提供的数据将由车内的计算机进行处理并显示出来, 操作人员可以连续不断的监测, 并在需要的时候对开挖的垂直度加以纠偏。
3 结论
由于地下连续墙的典型优点现在已经越来越多地用它作为结构物的一部分或用作主体结构使用于深基坑施工中。地下连续墙的施工质量对地铁车站这样的深基坑工程十分重要, 因而必须严格按照施工方案进行, 确定深基坑工程的安全。
参考文献
[1]陈哲, 李冬凌.地下连续墙施工监理要点和体会[J].山西建筑, 2007, 2.