轴力伺服系统在综合交通枢纽工程中的应用及造价指标研究
摘要
关键词
交通枢纽，轴力伺服系统，工程造价
正文
中图分类号：U231.9 文献标识码：A
0 引言
随着我国经济实力不断增长，城市建设规模不断增大，城市轨道交通建设已进入高速发展阶段。综合交通枢纽工程是现代城市交通的重要组成部分，其建设是城市现代化的重要体现。近年来综合枢纽工程规模扩张，其基坑呈现“大而深”的特点，各种深基坑形式层出不穷，而传统钢支撑在施工中存在应力损失且无法实时根据基坑形变调整自身轴力等不足之处。
轴力伺服系统可根据现场实时参数[1]，动态调整自身轴力，严格控制基坑形变，可以有效保障施工安全及周边安全。然而对于支撑轴力伺服系统的工程造价，目前国内并无相关细致研究，因此合理确定支撑轴力伺服系统的工程造价，将为日后综合交通枢纽工程投资控制提供有效参考和依据。
1 工程概况
本文选取深圳市某综合交通枢纽工程，详细叙述支撑轴力伺服系统在过程中的应用。该枢纽周边现状土地利用主要以传统工业及城市备用地为主，其中居住用地以私宅为主，位于枢纽西南侧。枢纽工程明挖基坑深约27米，基坑宽 62.3~76.8米，结构覆土1.5~3.7米。
枢纽围护结构临近既有线路高架区间，围护结构与区间桩基水平最小净距仅3.92米。枢纽工程总建筑面积为153508.56平方米，另有同步实施共建段工程917单延米。基坑竖向共使用三道支撑，其中第一道撑为钢筋混凝土支撑，第二、三道撑为钢支撑。为确保该车站在施工过程中不会对既有线路的行车安全以及其他周边建筑物造成影响，需要严格控制基坑形变。
传统普通钢支撑在安装时用液压设备施加预应力，打入钢楔块进行锁定，锁定过程中即产生轴力损失，由于温度变化和应力散失会加剧损失程度[2]，且后续轴力调整需要现场人员手动操作，无法做到主动对土体形变和轴力变化做出相应反馈，极易危害周边既有线路安全甚至导致基坑失稳，造成严重安全事故[3]。
2系统工作原理及应用
支撑轴力伺服系统主要由周边自动化形变监测系统（包括数据采集系统、现场控制系统）、伺服油泵（液压控制千斤顶）以及智能支撑头总成组成[4]。周边自动化形变监测系统主要负责现场数据的采集，液压动力控制系统主要负责采集钢支撑液压千斤顶的运行数据。其通过在智能支撑头的液压控制千斤顶，根据形变监测系统采集的数据，自动进行钢支撑轴力和位移的调控，从而达到控制基坑形变的要求，显著降低施工风险以及对周围既有建筑物的影响[5]。
在上述某综合交通枢纽工程的车站及其共建段围护结构施工过程中，钢支撑轴力伺服系统共有两种布置方式。大部分区域轴力伺服系统在钢支撑的布置中采用如图1所示的“上下间隔、左右间隔”布置原则，钢支撑装配程度约为50%。
图1 围护结构钢支撑间隔布置纵剖示意图
在零星部位（如电缆通道、集水坑等），由于工程量较小，竖直方向只需布置一组钢支撑即可满足该部位形变控制要求，因此，在所有钢支撑上均布置轴力伺服系统以控制基坑形变。
图2 围护结构（零星部位）钢支撑全布置纵剖示意图
3 造价研究
在概算编制中，钢支撑总价由轴力伺服系统费用和传统钢支撑的安拆及使用费组成。针对上文选取的某综合交通枢纽工程的车站及其共建段工程，对其钢支撑系统工程造价进行计算，计算结果如下表所示。
表1 某枢纽车站主体及其共建段工程钢支撑工程造价表
项目名称 | 轴力伺服系统 费用（元） | 钢支撑总价 （元） | 价格占比 | |
某车站主体 | （一）A号出入口、4号风亭(半组) | 180000 | 387812.11 | 46.41% |
（二）4号风亭(半组) * | 40000 | 45344.94 | 88.21% | |
（三）5号风亭、5/6号疏散口 | 80000 | 148649.95 | 53.82% | |
（四）7号风亭 | 80000 | 156991.73 | 50.96% | |
（五）电缆通道 * | 40000 | 52296.43 | 76.49% | |
某车站共建段部分 | （一）共建段主体围护结构 | 4480000 | 9931965.11 | 45.11% |
（二）横通道（A口处）及集水坑1 | 60000 | 140806.87 | 42.61% | |
（三）横通道（D口处） | 60000 | 110147.30 | 54.47% | |
（四）集水坑2 * | 40000 | 47167.90 | 84.80% | |
共计 | 5160000 | 11680574.22 | 44.18% | |
注：标*项目，钢支撑在布置时全部使用支撑轴力伺服系统
由上表1可知，车站主体部分“4号风亭(半组)”、“电缆通道”以及共建段部分“集水坑2”的钢支撑轴力伺服系统价格占比明显高于其他部分，主要原因在于，在零星支撑部分，轴力伺服系统均采用间隔布置，而在集水坑、电缆通道等位置处钢支撑全部布置轴力伺服系统，轴力伺服系统装配占比达100%，因此钢支撑轴力伺服系统价格占比明显高于其他位置处，最高价格占比为88.21%。就整个车站而言，轴力伺服系统的造价共计516万元，占整个钢支撑造价的44.18%。
表2 某车站主体及其共建段工程钢支撑指标表
项目名称 | 面积（平方米） | 钢支撑总价 （元） | 钢支撑指标 （元/平方米） | |
某车站主体 | （一）A号出入口、4号风亭(半组) | 929.82 | 387812.11 | 417.08 |
（二）4号风亭(半组) * | 70.18 | 45344.94 | 646.12 | |
（三）5号风亭、5/6号疏散口 | 169.00 | 148649.95 | 879.59 | |
（四）7号风亭 | 491.59 | 156991.73 | 319.36 | |
（五）电缆通道 * | 29.69 | 52296.43 | 1761.42 | |
某车站共建段部分 | （一）共建段主体围护结构 | 10773.40 | 9931965.11 | 921.90 |
（二）横通道（A口处）及集水坑1 | 201.60 | 140806.87 | 698.45 | |
（三）横通道（D口处） | 129.70 | 110147.3 | 849.25 | |
（四）集水坑2 * | 42.20 | 47167.9 | 1117.72 | |
合计（轴力伺服系统间隔布置的部位） | 12695.11 | 10876373.07 | 856.74 | |
合计（轴力伺服系统全布置的部位）* | 142.07 | 144809.27 | 1019.28 | |
由上表2可知，在轴力伺服系统间隔布置的部位，钢支撑造价指标为856.74元/平方米，在轴力伺服系统全布置的部位，钢支撑造价指标为1029.28元/平方米，由于轴力伺服系统装配程度的提升，造价涨幅为18.97%。
4 结论
本文依托深圳市某综合交通枢纽工程，对轴力伺服系统在综合交通枢纽工程中的应用及造价指标开展研究，为今后深圳及其他地区综合枢纽工程建设及投资控制提供理论支持，结论如下：
1、该枢纽某车站主体及其共建段部分轴力伺服系统根据工程实际情况，有两种布置形式，分别为“上下间隔、左右间隔”布置和全布置；
2、该枢纽某车站主体及其共建段部分，轴力伺服系统的造价共计516万元，占钢支撑总造价的44.18%；
3、在轴力伺服系统间隔布置的部位，钢支撑造价指标为856.74元/平方米，在轴力伺服系统全布置的部位，钢支撑造价指标为1029.28元/平方米。
参考文献
[1]周石喜,王新线.钢支撑轴力伺服系统在车站深基坑支护的应用[J].现代城市轨道交通,2021(04):56-64.
[2]陈冠良.温差对伺服钢支撑轴力和基坑形变的影响[J].上海建设科技,2020(01):63-65.
[3]翟杰群,贾坚,谢小林.混凝土支撑伺服系统在某深基坑工程的应用研究[J].建筑结构,2022,52(12):148-152+147.
[4]孙九春,白廷辉.地铁基坑钢支撑轴力伺服系统设置方式研究[J].地下空间与工程学报,2019,15(S1):195-204.
[5]柴磊. 钢支撑轴力伺服系统在地铁车站深基坑工程施工中的应用[C]//《施工技术》杂志社,亚太建设科技信息研究院有限公司.2021年全国工程建设行业施工技术交流会论文集（下册）.《施工技术（中英文）》编辑部,2021:654-655.
作者简介：薛嘉成，男，河北秦皇岛人，工程师，主要从事工程造价研究
依托课题：城市轨道交通地下空间开发工程造价关键技术研究，编号2022CJ0503
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