Diseño de soporte combinado de paredes de clavos de suelo y cables de anclaje para la estación del Centro Cultural Metro de Shenzhen.
1. Descripción general del proyecto La estación Metro Cultural Center es la estación terminal de la Línea 4 del Proyecto Fase I del Metro de Shenzhen. El sitio está ubicado en el lado sur de la montaña Lianhua, con terreno plano y sin edificios en el terreno. La estación se construyó mediante el método de corte y cubierta. El pozo de cimentación tiene 169,9 m de largo, 36,1 ~ 73,6 m de ancho y una profundidad de excavación promedio de 16,8 m. El área de la estación está cubierta con la capa residual del Pleistoceno Cuaternario (Oe12), granito Yanshaniano subyacente (γ35), y parcialmente cubierta con. venas de diabasa.
(1) Capa eluvial del Pleistoceno Cuaternario (Qe12)
①Suelo gravemente arcilloso. Plástico duro, espesor 0 ~ 13,4 m, fk=230kPa. ② Suelo arcilloso de grava. Plástico duro a plástico blando, espesor 0 ~ 11,8 m, fk=200kPa.
(2) Granito Yanshaniano (γ35)
① Roca completamente erosionada. Es suelo de grava con un espesor de 0,4 ~ 10,5 metros y fk=300kPa. ②Rocas fuertemente erosionadas. Tiene forma de pedazos rotos, con un espesor de 0,4 ~ 10,5 metros, fk=500kPa. ③ Rocas moderadamente erosionadas. El núcleo es una columna corta con un espesor de 0 ~ 1,0 my fk=1000kPa. ④Rocas erosionadas. El núcleo es columnar, con juntas y fisuras desarrolladas, y la roca es dura, fk=1500kPa.
(3) Diabasa ① Roca erosionada. El núcleo es una columna corta con un espesor de 0 ~ 1,2 my fk=1000kPa. ②Rocas erosionadas. El núcleo es columnar, con juntas y fisuras desarrolladas, y la roca es dura, fk=1500kPa. El agua subterránea en el área de la estación es agua de poros cuaternarios y una pequeña cantidad de agua de fisuras del lecho rocoso. El nivel del agua tiene una profundidad de 2,8 a 4,3 m y un rango de aproximadamente 1,0 m. La principal fuente de suministro es la precipitación atmosférica. El coeficiente de permeabilidad del suelo arcilloso con grava es de 0,8 m/d, el del suelo arcilloso arenoso es de 0,8 m/d, el del granito completamente meteorizado es de 1,0 m/d y el del granito fuertemente meteorizado es de 2,5 m/d.
2. Diseño del Plan de Soporte del Pozo Base El sitio de construcción de la Estación del Centro Cultural está abierto y no hay edificios en el terreno, por lo que básicamente no hay interferencia entre la construcción y el tráfico. Por lo tanto, se adopta una construcción de cubierta a cielo abierto y la profundidad promedio de excavación del pozo de cimentación es de 16,8 m. El plan se determina en función de la experiencia de soporte del pozo de cimentación en Shenzhen y los datos geológicos de la estación. Cables de anclaje pretensados para pared de clavos de suelo. La relación de pendiente es 1:0,3. Ver Tabla 1.
Tabla 1 Comparación de ventajas y desventajas de las soluciones de estructuras de soporte
La Universidad de Tongji participa actualmente en el diseño del transporte ferroviario urbano.
3. Diseño del Soporte del Muro del Suelo de la Estación del Centro Cultural
3.1. El diseño del encofrado de soporte está limitado por la línea roja del terreno combinada con la sección transversal de la estructura principal, el Centro Cultural. Soporte de pared de clavos para el suelo de la estación Está diseñado en tres formas: (1) Pendiente única, relación de pendiente 1: 0,3, 13 filas de clavos para el suelo y cables de anclaje pretensados saltan desde la parte superior de la pendiente hasta las filas tercera y séptima.
(2) El soporte está diseñado como paredes superior e inferior, con una plataforma de 0,63 metros en el medio. La altura promedio del muro superior es de 10,33 m, la altura promedio del muro inferior es de 6,42 m, la relación de pendiente es de 1: 0,3 y se utilizan ***13 clavos para el suelo. Los cables de anclaje pretensados se derivan de las filas 3 y 7 en la parte superior de la pendiente.
(3) El diseño de soporte es una pared superior y una pared inferior, con una plataforma de 2,62 ~ 2,78 m de ancho en el medio. La altura promedio del muro superior es de 10,33 m, la altura promedio del muro inferior es de 6,42 m, la relación de pendiente es de 1: 0,3, se utilizan 13 filas de clavos para el suelo y los cables de anclaje pretensados saltan desde la parte superior del pendiente a la tercera fila.
3.2. Diseño de clavos para suelo Un clavo para suelo es una varilla metálica delgada colocada en el suelo en la pendiente del pozo de cimentación y dispuesta a intervalos cortos. Los clavos para suelo dependen de la fricción en la superficie de contacto con el suelo para formar un sistema de muro de contención autoportante con el suelo circundante. Teniendo en cuenta que las condiciones del suelo son buenas y que los agujeros se forman fácilmente, en el diseño se utilizan anclajes de lechada como clavos para el suelo. Según las regulaciones regionales de Shenzhen y la experiencia local, inicialmente se seleccionó la longitud del clavo para suelo L = 0,8 h (h es la altura del pozo de cimentación) y luego se calculó la resistencia a la extracción del clavo para suelo de modo que la longitud del clavo para suelo satisface tanto la estabilidad general del pozo de cimentación como la estabilidad interna del cuerpo del clavo. Teóricamente, el ángulo de inclinación de los clavos para suelo es óptimo en el plano horizontal, pero considerando muchos factores de construcción y efectos de lechada, el ángulo de inclinación de los clavos para suelo y el plano horizontal está diseñado para ser 10. El material de lechada de clavos para el suelo utiliza mortero de cemento C20. La sección de la pared superior utiliza presión de peso propio para la lechada de penetración. Los clavos para el suelo en la sección de la pared inferior requieren una mayor resistencia a la extracción, por lo que se utiliza lechada a presión, y la presión de la lechada es de 0,3 ~ 0,5. MPa.
3.3. Diseño de los cables de anclaje Los cables de anclaje pretensados son similares a los cables de anclaje, pero su mecanismo de acción es diferente.
La función principal del cable de anclaje pretensado es frenar el desplazamiento de la pared del clavo del suelo, y se divide en sección de anclaje y sección libre. La fuerza de tracción generada por la sección de anclaje se transmite a lo largo de la sección libre a través del asiento del anclaje hasta la viga de cintura, y luego se transmite desde la viga de cintura a la pared de clavos del suelo. El factor clave que determina la seguridad y estabilidad de una estructura anclada es si el suelo adyacente puede proporcionar suficiente resistencia para limitar el desplazamiento estructural. El cable de anclaje pretensado de la Estación del Centro Cultural utiliza tres cordones de acero de 7φ5 con un diámetro de perforación de 150 mm. La fuerza máxima de extracción del cable de anclaje es de 400 kN, la fuerza axial máxima diseñada es de 250 kN y la fuerza de bloqueo de tensión es de 200 kN.
3.4. Diseño de hormigón proyectado limpio. El hormigón proyectado utiliza hormigón de resistencia temprana C20 con un espesor de 100 mm; la malla de acero utiliza acero de grado φ8ⅰ con un espaciado de 200 mm × 200 mm. Se considera que la superposición entre barras de acero facilita la construcción y no requiere doblar las barras de acero, y la longitud se establece en 400 mm. Las uniones de la malla deben soldarse por solape y las barras de acero deben soldarse.
3.5. El pozo de deshidratación está diseñado para deshidratar en puntos profundos fuera del pozo. La profundidad del pozo se determina en función de la pendiente de la curva de deshidratación, que es de 24 m. en el cálculo del volumen de entrada de agua del pozo de cimentación, que es ***46 agujeros. El espacio entre los puntos del pozo es de 12 a 15 m. Debido a la gran anchura en ambos extremos del foso, se dispusieron 8 puntos de pozo en el foso.
3.6. Monitoreo del diseño El monitoreo es el soporte para el diseño de la información del diseño del soporte de la pared con clavos del suelo y la garantía para el éxito del soporte de la pared con clavos del suelo. Son un total de 7 proyectos de monitoreo en el pozo de cimentación de la Estación Centro Cultural. Consulte la Tabla 2 para obtener más detalles.
Tabla 2 Elementos de monitoreo y frecuencia
4. Resumen del diseño La estructura de soporte de la pared de clavos del suelo tiene su propio ámbito de aplicación específico y tiene altos requisitos en cuanto a condiciones geológicas y aéreas y subterráneas. entorno espacial. Sin embargo, debido a sus ventajas, como la baja inversión en equipos, el corto período de construcción, el bajo costo, la ausencia de ruido, el diseño y la construcción basados en información y la gestión dinámica para garantizar fácilmente la seguridad del soporte, se está investigando y promoviendo gradualmente.
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