浅谈地铁轨排井支护设计

2018-05-09杨朋

四川建筑 2018年2期

关键词：轨排井段侧墙

杨朋

(中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031)

在轨道交通建设中，隧道段的轨道一般需要通过轨排井吊入隧道内。在我国，钢轨标准长度为12.5 m和25 m两种，地铁轨排孔一般按照能吊入25 m长钢轨的标准进行设计。按照轨道专业的要求，轨排孔内净空一般为长28～30 m、宽5 m。

1 轨排井常用支护型式

轨排井支护方案大致可分为三类：锚杆(索)方案、环框梁方案、悬臂结构方案。周边条件允许的情况下，当采用围护桩作为围护结构时，还可将围护桩布置为拱形，进而产生拱效应，改善支护结构受力[1]。轨排井常用的支护型式及注意事项如下[2-4]。

1.1 锚杆(索)方案

在地质情况较好、周边条件允许的情况下，采用锚杆(索)方案较为适宜[3]。地质情况不好时，若需采用锚杆(索)方案，需注意以下事项[4]：在易塌孔的松散或稍密的砂土、碎石土、粉土层，高液性指数的饱和黏性土层，高水压力的各类土层中，若要采用锚杆(索)方案，宜采用套管护壁成孔工艺;锚固段不宜设置在淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土及松散填土层内。

采用锚杆(索)方案，还需考虑对周边环境、地下空间的影响。如锚杆(索)是否侵入地块，相邻的建(构)筑物是否影响锚杆(索)的施工等。对于侵入周边地块的锚杆(索)支护方案，即使采用可回收式锚杆(索)，也可能因回收失败影响周边地块地下空间资源的后期开发。由于城市建设的不断发展，城市建设规模持续增大，为更好地保护和有效地利用地下空间资源，锚杆(索)的使用开始受到限制。如云南省昆明市从2012年起，就开始在基坑工程中限制使用锚杆(索)，要求在一般情况下锚杆(索)不得超出项目建设用地红线垂直投影范围[5]。

1.2 环框梁方案

在轨排井内净空范围内，不设置内支撑，通过设置水平向环框梁来承担侧向水土压力。水平向环框梁可采用钢桁架、钢筋混凝土等结构。采用环框梁方案时，侧墙厚度采用正常厚度即可。对于环框梁方案，围护结构布置一般又分为以下两种。

1.2.1 纯环框梁方案

仅仅设置水平环框梁来承担侧向水土压力。环框梁尺寸需根据地质情况、基坑深度等确定，对于深度20 m左右的基坑，环框梁宽度需做到4～5 m左右。由于环框梁尺寸较大，一般需将轨排孔内移，以保证环框梁尺寸，导致轨排井中心线与线路中心线不能对齐，对轨道吊运效率存在一定的影响。若受其它因素限制，轨排孔內移量受到限制，则需将侧墙外移，导致土建工程数量增加。

在设置水平向环框梁的同时，每隔一定的距离设置竖向肋板，加强支护结构的整体支护刚度。环框梁+肋板方案，环框梁的尺寸一般比纯环框梁方案要小；但环框梁+肋板方案因设置了较多的肋板，其结构工程量比纯环框梁方案要大。

采用环框梁方案时，若轨排孔有內移的条件，且不太影响轨道专业的铺轨施工，则建议采用纯环框梁方案；若轨排井内移量受到限制，采用纯环框梁方案时，侧墙需外移导致投资增加，此时应对两种环框梁方案进行经济比选确定；若侧墙外移因周边环境的影响受到限制，则建议采用环框梁+肋板方案。

1.2.3 悬臂结构方案

不设置内支撑与锚杆(索)结构，仅考虑侧墙与围护结构工程来承担侧向水土压力。采用悬臂结构方案时，侧墙及底板的厚度需根据计算确定。对于基坑较深的情况，侧墙及底板厚度较厚，不甚经济。

2 纯环框梁支护应用实例

2.1 工程概况

根据全线工程筹划，广州市轨道交通十三号线某区间工作井为盾构井与轨排井合建体：两端设置盾构井，中部设置轨排井。工作井长61.4 m，宽25.5 m,其中轨排井内净空尺寸为28 m×5 m。该工作井为临时结构，待盾构始发、轨道吊装完成后，需在顶板上覆土回填，无出地面结构。周边无重要的管线。

2.2 岩土工程地质和水文地质

根据本区间的地质勘察报告，开挖范围内的主要地层为：人工填土层<1>、淤泥质土层<2-1B>、淤泥质粉细砂层<2-2>、中粗砂层<2-3>、硬塑状残积粉质黏土<5N-2>、红层全风化带<6>、红层强风化带<7>、红层中风化带<8>。地层的主要力学性能指标见表1。

表1 岩土主要力学性能指标表

地下水类型为第四系孔隙水和基岩裂隙水。第四系孔隙水，主要赋存于海陆交互相淤泥质砂层中，在松散填土之中亦有少量第四系孔隙水；基岩裂隙水主要赋存在强风化带及中等风化带。

现在，双方的争议在于“一号角色是不是主演”。何翔一家认为，“一号角色”应该是男一号、女一号，“不可能就是个打酱油的”。而影视公司则称，在签合同时已经进行了口头释明，不存在故意告知原告虚假情况，或者故意隐瞒真实情况，诱使原告作出错误意思表示。值得思考的是，即便“一号角色”是主演，花钱买来的角色又有多大意义？家长能够否认自己不存在一点虚荣心吗？家长有没有考虑到这种做法会制造和助长孩子的虚荣心？

2.3 基坑支护设计

2.3.1 支护结构方案的确定

根据本工作井所处周边环境，经综合比选后，基坑采用1 m厚地下连续墙，连续墙嵌入强风化层3.5 m。支护结构竖向采用四道，其中第一、二、三道采用环框梁，第四道采用钢支撑，并设置临时中立柱。

2.3.2 支护结构计算分析

本基坑开挖深度约23.9 m，变形控制保护等级为一级，基坑侧壁重要性系数为1.1。支护结构承受的荷载有结构自重、地面超载(20 kPa)、施工荷载(不超过10 kPa)、水土侧压力、盾构吊装荷载(70 kPa)、轨道吊装荷载(30 kPa)。基坑外侧土压力按朗金土压力计算，砂层采用水土分算；其余地层采用水土合算。盾构井段围护结构剖面图见图1，轨排井段围护结构剖面图见图2。

图1 盾构井段围护结构剖面

图2 轨排井段围护结构剖面

设计计算时，对于跨度较大的环框梁，将环框梁的抗弯刚度转化为等效的水平支锚刚度，作为理正软件中“假定支撑”的“支锚刚度”输入理正软件中，并求得“假定支撑”的支撑轴力。后将理正软件计算所得的“假定支撑”的轴力作为均布荷载，加入到环框梁平面模型中，求得环框梁的内力。

本工作井地质情况相对均一，采用理正深基坑支护设计软件对轨排井段、盾构井段共计2个断面进行了计算。连续墙内力值见表2，盾构井段计算位移内力图见图3，轨排井段计算位移内力图见图4。

表2 连续墙内力(标准值)

图3 盾构井段计算位移内力

图4 轨排井段计算位移内力

2.3.3 支护结构计算结果

根据理正计算结果，盾构井段，第一、二、三道环框梁的“荷载”标准值分别为：330.33 kN/m，704.98 kN/m，1 579.11 kN/m；轨排井段，第一、二、三道环框梁的“荷载”标准值分别为：251.98 kN/m，771.13 kN/m，1 001.95 kN/m。

将上述荷载加入环框梁平面模型，计算出各道环框梁的内力，内力值见表3；第三道环梁的计算内力见图5～图8。

表3 环框梁弯矩(基本组合) kN·m

图5 第三道环框梁变形

本工作井采用环框梁+钢支撑作为支护系统，共设四道支撑。在盾构始发井位置，第一、二、三道环框梁的尺寸分别为1 m×2.2 m、1.5 m×2.2 m、2 m×2.2 m；在轨排井位置，第一、二、三道环框梁的尺寸分别为1 m×3 m、1.5 m×4.4 m、2 m×4.4 m。第三道围护结构平面布置见图9。