广州新白云国际机场航站楼结构设计李桢章伍国华(广东省建筑设计研究.docVIP

广州新白云国际机场航站楼结构设计 李桢章 伍国华(广东省建筑设计研究院,广州510010)摘要 本文介绍了广州新白云国际机场航站楼的结构设计.航站楼的基础采用嵌岩桩,楼盖为预应里混凝土结构,屋盖为相贯焊接空心管桁架结构.广州新白云国际机场航站楼是中国目前在岩溶地区兴建的规模最大的公共民用建筑,也是中国目前规模最大的相贯焊接空心管结构工程,其中16米~37米搞的三角形变截面人字形柱、12米及14米跨度的屋面箱形压型钢板是首次在中国应用。关键词 岩溶地区 预应力混凝土 相贯焊缝 钢管桁架　　人字形柱　　压型钢板一、 总述广州新白云国际机场是国家重点工程，首期建设规模为年旅客吞吐量2500万人次，航站楼首期工程的建筑面积约35万M2。场区的基本风压为0.45KN/M2，基本设防烈度为6度，抗震措施设防烈度为7度。航站楼建设方案及 初步设计由美国PARSONS公司和URS Greiner公司设计，施工图设计又广东省建筑设计研究院完成．航站楼建筑 群由伸缩缝自然分成四部分：主楼、东西共两栋连接楼、东西共四条指廊、东西共四条高架连廊，航站楼总平面图见图1。 二、 基础工程概况1、基础工程概况广州新白云国际机场位于广州市白云去人和镇与花都区花东镇之间，距广州市中心海珠广场的直线距离为28 千米，地处珠江三角洲北部，为亚热带复盖型岩溶地区，水文地质条件极为复杂。混凝土楼盖的柱网为18M× 18M，主楼钢桁架的跨度为７６.９m，单柱的最大轴力约25000KN。在设计阶段完成了1052个地质勘察钻探孔， 在施工阶段完成了3146个超前钻探孔及施工检验孔根据地质资料揭示自上而下的土（岩）层为：（1）松散杂 填土、耕土；（2）可塑粉质粘土；（3）松散粗沙；（4）可塑――软塑粉质粘土；（5）松散砾砂；（6）软 塑――流塑粉质粘土；（7）灰岩。约有1/4的钻孔发现有土洞、溶洞或溶沟、溶槽越深，软土堆积约厚。场区 内最高的土洞高29米，最高的溶洞高22米，基岩的埋深为15~60米，大部分基岩的埋深为25~35米，基岩为微风 化石灰岩，岩石单轴饱和和抗压强度为26~178Mpa。石灰岩岩溶发育，石芽、石柱、石墩、溶沟、溶槽、溶洞、落水洞等纵横交错，布满全区，岩石面之上，分布着能形成土洞 的软一流塑形软土。地下水主要为上部砂层的孔隙水和基岩裂隙水，富水性中等，两含水层之间有众多的水力 联系。地基条件存在多方面影响基础稳定性的因素。2、浅基础的可行性及摩擦桩实验初步设计时勉励多种基础方案选择，分别是天然低级浅基础、中等深度摩擦桩基础以及端承桩深基础。 天然低 级的基础持力层为软土层，这些软弱土层的强度低，厚度大，工程性质差，需要对土层进行广泛的加固，并需 探明基础持力层范围内的土洞、溶洞及溶沟槽，再对这些岩溶进行填充加固。摩擦桩的基础持力层也是在较软 土层，为了检验各种摩擦桩的承载力，先后进行了多种摩擦桩的静载荷破坏试验。图2A是有钢桩靴的Φ500预 应力管桩,用35＃柴油锤锤击沉桩,桩长14米,桩底以下4米有土洞,桩端持力层为可塑粉质粘土, 1#试桩单桩竖向 抗压极限承载力为300KN,破坏何在为548KN.图2B是2#试桩,距离1#试桩2米处用35#柴油锤打下一根没有桩靴的 开口Φ500预应力管桩,桩长同样为14米,沉桩后在桩端压入约1.53水泥浆2#试桩的单桩竖向抗压极限承载力为 900KN，破坏荷载为1023KN。图3是桩侧压浆的6桩承台，同样为14米桩长的Φ500预应力管桩，用35#柴油锤沉桩，6桩承台一共压入14m3水泥 浆静载实验过程中沉降均匀，在最大实验荷载15000KN作用下桩顶累计沉降为18.34mm，6桩承台的竖向极限承载力≥15000KN。综合这些试验，我们认为：在石灰岩岩溶地区，摩擦桩是一种可行的基础形式，普通的摩擦桩承载力低，不经济 摩擦桩可用后压水泥浆加固，单桩宜用桩底压浆，多桩承台用桩侧压浆的效果很好。为了防止沉桩过程土洞崩塌 及验证桩的承载力，沉桩机械宜采用静压桩机。采用天然地基或摩擦桩基础的主要缺点是地基的长期稳定性差， 如果附近发生长期的大规模取水，或者深层抽水，势必改变场区的水文地质情况，影响浅基础的安全于稳定。 3、嵌岩桩设计嵌岩端承桩是穿过土洞、溶洞及溶沟槽，桩嵌入微风化岩层。嵌岩桩的主要优点是：桩嵌入微风化岩层，受力 可靠，沉降小，受其他因素影响小。场地微风化岩层埋深一般为30米左右，岩层埋藏不深对嵌岩桩的施工有利 场区内岩溶大部分是岩溶裂缝以及高度小于1米的溶洞，连同的大溶洞不多，施工嵌岩混凝土灌注桩是可行的。 航站楼的主体结构决定采用嵌岩端承桩。在本工程，灌注桩的混凝土浇注并无太大问题，主要的困难是如何确 定桩终孔标高及如何穿越土洞、溶洞、溶沟槽。桩终孔标高由地