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预应力鱼腹梁结构支撑技术在温州机场交通枢纽综合体项目中的实际运用

376 2020-05-28 10:56:44

01 工程简介

↑ 温州机场交通枢纽综合体及公用配套工程效果图


       温州机场交通枢纽综合体及公用配套工程位于温州市东南面的龙湾区,北邻温州永强机场T1航站楼、空管区;东侧为已建T2航站楼并邻近高架;基坑南侧、西侧现为农田,占地面积15.56万平方米,总建筑面积约30万平方米,建成后成为温州新的城市门户,打造集多功能于一体的“航空城中城”。城建设计集团负责温州机场交通枢纽综合体及公用配套工程的基坑工程设计,共包括东侧深基坑、西侧浅基坑、附属基坑和蓄冰槽室基坑四部分,其中东侧基坑工程由于挖深大、邻近有需要保护的高架建筑,其围护结构的设计最为重要,相关基坑平面布置如下所示。


基坑平面布置图

02 工程地质

     基坑范围内主要为滨海相淤积软土,典型不良地基土,具有含水量高、压缩性高、灵敏度高、抗剪强度小、淤泥层厚等突出特点,同时地下广泛分布第四系孔隙潜水及承压水


地质剖面图

3 基坑特点和难点

(1) 基坑规模大且深

开挖总面积达83308m2,东侧开挖深度达16.7m~20.1m;

(2) 地质条件差

基坑范围内广泛分布在滨海相淤积软土,具有承载力低、变形大等特点;

(3) 场地地层条件复杂

场区内分布有众多水渠,水-土相互作用极易造成基坑侧壁变形与失稳;

(4) 基坑围护与主体结构相互影响大

围护施工受其主体结构及相邻工程的影响较大。

04 基坑围护设计

      鉴于东侧深基坑为本项目难度最大的部分,基坑深度分别为16.7m、20.1m和17.8m,安全等级一级,本案的介绍在东侧深基坑围护结构设计为主。经综合考虑比选,东侧深基坑采用钻孔灌注桩+止水帷幕。而水平支撑可选的包括钢筋混凝土支撑和预应力鱼腹式钢支撑体系两种形式。

      预应力鱼腹梁钢结构支撑技术,相比传统混凝土或钢管支撑:

  • 节省工期约30%;

  • 降低造价约20%;

  • 装配式构件全部回收、循环使用。

鱼腹梁钢结构支撑工作原理图

      据测算,使用1吨鱼腹梁支撑可节约混凝土1.8立方米、节约钢材270公斤、减少建筑垃圾4.5吨。按照基坑面积1万平方米的一层地下室计算,采用鱼腹梁支撑可节约混凝土1500立方米、节约钢材225吨、减少建筑垃圾3750吨,仅计算节约的钢材和水泥,减少CO2排放量达1161吨。


① 第一道撑设计

      第1道支撑为混凝土支撑+预应力鱼腹式钢支撑组合体系,便于挖土和提高基坑稳定性。

第1道支撑平面布置图

② 第二、三支撑设计

第二、三道为预应力鱼腹式钢支撑平面布置图

Ⅰ 区、Ⅲ区 栈桥区域围护结构剖面图



Ⅱ区 围护结构剖面图

综上,东侧深基坑不同深度处围护结构与水平支撑设计情况:

预应力鱼腹式钢支撑统计表如下:

05 基坑主体开挖分析影响分析
      针对东侧深基坑周边环境复杂、开挖深度较深,仅对东侧深基坑进行基坑开挖环境安全分析。采用大型有限元分析软件MIDAS/GTS进行三维空间弹塑性模拟,模型长(x方向)580m,宽(y方向)260m,深度方向(z方向)为100m。


计算模型

基坑开挖竖向位移图

基坑开挖侧向位移图

     计算表明,基坑开挖最大侧向位移值为31.25mm,最大竖向变形为16.56mm,变形为竖向隆起。满足基坑变形控制要求。
06 基坑开挖施工组织

东侧深基坑:分层分块开挖,基坑分8个区,设置7个钢筋混凝土栈桥,基坑开挖按照从东1区向左右两边的东2区和东5区逐步放坡开挖。

西侧浅基坑:分为3个区,开挖按照从西1区向西3区逐步放坡开挖的原则进行。西1区先开挖1、3、5、7、9、11、13段土方,后开挖2、4、6、8、10、12段土方。



第1步:场地整平、围护结构、地基加固施工

第2步:东区土方开挖,西1区掏槽施工旋喷加劲桩

第3步:东区内部结构回筑,西1区、西2区底板随挖随浇

第4步:东区内部结构完成、西3区土方开挖

第5步:东区、西区地下结构回筑完成

07 现场实照


岛瞰图

鱼腹式钢支撑(一)

鱼腹式钢支撑(二)

格构柱与水平支撑

08 项目实施效果

        目前该工程尚在紧张施工中,东侧的深基坑已顺利完成,西侧浅基坑等部分的施工正在进行。工程实施中周边建(构)筑物及管线的水平位移与沉降均在允许范围内。

       预应力鱼腹式钢支撑支护方法在本工程取得了成功应用,同时也表明了该类型支护设计方法具有良好的经济效益与社会效益。

       随着地下空间建设的日益增多,预应力鱼腹式钢支撑作为一种具有良好经济效益的深基坑支护技术,将在越来越多的地下工程得到推广应用。