摘要：在城市軌道交通建設(shè)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計方案常涉及到大尺寸開洞結(jié)構(gòu)的受力問題，如盾構(gòu)施工豎井、軌排工作井等。此類結(jié)構(gòu)由于受吊裝構(gòu)件的特殊要求，對其支護(hù)形式有一定的限制，即在較長的范圍內(nèi)不能設(shè)置內(nèi)支撐，結(jié)構(gòu)設(shè)計均優(yōu)先考慮基坑支護(hù)獨立受力設(shè)計方案。結(jié)合武漢地鐵2號線一期工程金色雅園站軌排井的實際設(shè)計經(jīng)驗，對軌排井支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇及其要點進(jìn)行了分析，為類似工程設(shè)計提供參考和依據(jù)。

　　關(guān)鍵詞：軌道交通,軌排井,圍護(hù)結(jié)構(gòu),主體結(jié)構(gòu)

　　在軌道交通建設(shè)中，軌排均需通過軌排井由地面吊入一定深度的隧道內(nèi)，鋼軌每節(jié)長度一般為25m，為滿足鋪軌需要，單個軌排井井口預(yù)留開洞的凈長約28m，凈寬需約5.0m左右。目前對軌排井段的結(jié)構(gòu)設(shè)計均優(yōu)先考慮基坑支護(hù)獨立受力設(shè)計方案，鑒于軌排井基地吊裝構(gòu)件要求，在較長的范圍內(nèi)不能設(shè)置支撐，一般采用“桁架式”懸臂圍護(hù)結(jié)構(gòu)、圍護(hù)墻+錨索結(jié)構(gòu)等形式，武漢長江一級階地為典型軟土地區(qū)，基坑開挖分為內(nèi)淤泥層及粉土、粉砂互層較厚，采用懸臂結(jié)構(gòu)必然造成較高的工程造價，且安全性也較難保證;而在高地下水及淤泥地層施工錨索困難、錨固力也較難保證及施工錨索造成的地下障礙物給周邊地塊開發(fā)帶來很大限制，武漢建委明確規(guī)定需要取得地塊業(yè)主同意。根據(jù)武漢軌道交通2號線一期工程金色雅園站工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及錨索不可侵入周邊地塊要求，設(shè)計研究軌排井的支護(hù)結(jié)構(gòu)采用臨時開挖圍護(hù)+內(nèi)支撐及主體結(jié)構(gòu)外擴(kuò)形成桁架框架體系共同受力的設(shè)計。

　　1、工程概況

　　武漢軌道交通2號一期工程金色雅園站位于金雅二路中段沿金雅二路下方布置，車站設(shè)置存車線，為地下兩層島式站臺車站，結(jié)構(gòu)外包全長530.2m，標(biāo)準(zhǔn)段寬18.5m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度約16.1m。根據(jù)總體設(shè)計及工程籌劃的要求，在車站北端設(shè)置軌排基地，車站北端頂、中板均預(yù)留了2個28m×7.75m的軌排井兼做盾構(gòu)始發(fā)井，待鋪軌完畢后封孔處理。

　　2、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

　　金色雅園站位于金雅二路中段金色雅園小區(qū)內(nèi)，周邊為建成及在建建筑，場地屬長江沖積一級階地，車站地層從上至下依次為：(1-1)層雜填土、(3-1)a層粘土、(3-1)層粘土、(3-3)層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、(3-4)層粉質(zhì)粘土夾粉土、粉砂、(3-5)粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層，車站底板位于(3-4)層粉質(zhì)粘土夾粉土、粉砂。地質(zhì)參數(shù)見表1。

　　地下水類型為潛水及微承壓含水層，其中：潛水主要賦存于(1-1)雜填土層，穩(wěn)定水位埋深為1.2～4.3m;微承壓含水層主要賦存于(3-4)層粉質(zhì)粘土夾粉土、粉砂，(3-5)層粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層中，與長江、漢江具有一定的水力聯(lián)系，承壓水水頭約為地面以下4.65m.

　　3 、軌排井的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　3.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)方案

　　根據(jù)以上工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及周邊環(huán)境要求(周邊地塊業(yè)主不同意采用錨索影響其后期開發(fā))，本工程不具備圍護(hù)結(jié)構(gòu)+錨索的支護(hù)方案的條件，且地層存在較厚的淤泥質(zhì)軟土及承壓含水層的粉土、粉砂層，地下水水位較高，軌排井處基坑深度達(dá)到了17.8m采用懸臂式工字型地下連續(xù)墻投資較高，軌排井的支護(hù)設(shè)計不具備優(yōu)先考慮基坑支護(hù)獨立受力設(shè)計方案，因此研究后確定采用臨時開挖圍護(hù)+內(nèi)支撐及主體結(jié)構(gòu)外擴(kuò)形成桁架框架體系共同受力的設(shè)計方案，其中基坑開挖期間根據(jù)武漢地區(qū)的施工經(jīng)驗推薦采用800mm地下連續(xù)墻+豎向4道鋼支撐方案具體見圖1圍護(hù)結(jié)構(gòu)橫剖面圖;軌排井使用階段通過基坑外擴(kuò)在主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻上增設(shè)3道水平框架和4道豎向框架，地下連續(xù)墻與底板、側(cè)墻和框架組成空間受力體系，共同承擔(dān)軌排孔使用期間的各種荷載，具體見圖2 結(jié)構(gòu)橫剖面圖。

　　3.2支護(hù)結(jié)構(gòu)計算分析

　　1)基本概況

　　擬定結(jié)構(gòu)尺寸：側(cè)墻厚度800mm，水平向加強深梁高4750mm，寬1000mm，豎向肋梁高4750mm，寬1100mm。頂面覆土3.75米，水位取到地面計算。具體見圖3 結(jié)構(gòu)計算圖。

　　2)計算分析

　　軌排井結(jié)構(gòu)是三維空間受力體系，應(yīng)采用三維空間板、梁模型進(jìn)行計算，并輔以二維平面框架驗算。二維平面框架取最不利的軌排孔跨中斷面，水平框架以彈性支座模擬，支座剛度取框架跨中撓度倒數(shù)。平面計算的缺點是不能完全考慮豎向、水平框架與底板、側(cè)墻和地下連續(xù)墻的共同作用，無法精確反映軌排井結(jié)構(gòu)受力，內(nèi)力計算數(shù)值大，不經(jīng)濟(jì);優(yōu)點是直觀簡潔，有利于概念設(shè)計和初步確定結(jié)構(gòu)受力數(shù)量級和結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸。

　　軌排井結(jié)構(gòu)空間有限元計算可以實現(xiàn)水平、豎向結(jié)構(gòu)體系相互作用的自動計算，避免了對水平框架側(cè)向剛度的近似模擬，可以得到相對精確的內(nèi)力結(jié)果，有利于工程安全和節(jié)約造價。

　　4、結(jié)語：

　　目前，該站軌排井已經(jīng)鋪軌完成，經(jīng)受了大跨度、高水壓的考驗，通過本站軌排井支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計和實施取得了以下經(jīng)驗：

　　1)對于需要在結(jié)構(gòu)上預(yù)留較大洞口的情況，采取結(jié)構(gòu)本身加強及設(shè)置環(huán)框的形式，也可以解決這一特殊要求，相對于傳統(tǒng)的軌排井段懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)、圍護(hù)墻+錨索等基坑支護(hù)方式，本支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計通過采取分不同施工工況采取不同的支護(hù)形式，很好解決基坑開挖和軌排井使用期的結(jié)構(gòu)受力安全問題，減少了對周邊地塊開發(fā)的影響。

　　2)軌排井的軌排孔是大跨度結(jié)構(gòu)，設(shè)計難度大，設(shè)計過程中，個方應(yīng)密切合作，按照“保證功能、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理”的原則確定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計方案。

　　3)本站軌排井主要結(jié)合盾構(gòu)端頭井設(shè)置，如有條件時可以分開設(shè)置，進(jìn)一步優(yōu)化軌排孔的尺寸，初步核算可優(yōu)化28.0m×3.5m,可以減少基坑外擴(kuò)量，節(jié)約工程投資。

　　4)在城市軌道交通中由于錨索采用會給周邊后期工程的建設(shè)遺留地下障礙物影響后期施工，城區(qū)中城市軌道交通基坑支護(hù)設(shè)計應(yīng)慎重考慮采用該支護(hù)形式。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]施仲衡、張彌、宋敏華等，《地下鐵道設(shè)計與施工》西安;陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2006

　　[2]胡云峰，《地鐵車站增設(shè)軌排孔方案比選及實施》地下工程與隧道，2011年第3期。