浅谈地铁车站主要施工方法及选择论文_王军

浅谈地铁车站主要施工方法及选择论文_王军

浙江华东工程安全技术有限公司 浙江 311115

摘要:随着工业生产的发展和我国城市化进程的日益加快,全国许多大城市或都市圈区域的交通运输量逐年加速增长,交通阻塞,行车速度缓慢,已经成为城市普遍存在的突出问题。资料显示,截止到2010年,我国二十多个大城市主要干道的高峰小时单向断面客流量已高达3~7万人次/小时。如此巨大的客流量,单采用运能8~9千人次/小时的地面公共汽车已不能解决问题,与机动车道分离行驶的自行车只能作为短途客运的补充,而大量发展私人轿车在目前尚不符合中国的国情。我国许多大城市建设用地十分有限,不能无限制的扩展道路。因此,应结合城市的总体规划,做好城市快速轨道交通规划,加速发展地铁。

关键词:地铁车站;施工方法;选择

1 导言

地铁车站的施工是地铁建设的重要组成部分,其投资大、建设时长,施工要求高。地铁车站设计施工的方法不仅要满足地铁工程本身的使用功能要求以及合理开发利用地上、地下有效空间,而且要考虑由于施工给周围环境带来的不良影响。施工方法的选择对线路埋深、结构形式、工期及土建工程造价等影响很大。

2 地铁车站施工常用的几种施工方法

地铁车站的施工方法有很多种,目前长国内外常见的主要有明挖法、矿山法(新奥法)、浅埋暗挖法、盖瓦法、逆作法、异形盾构(或凿岩机法)、沉井法等。其中盖挖法主要分为盖挖顺筑法、盖挖逆筑法2种;浅埋暗挖法主要有中洞法、侧洞法、洞桩法等3种工法。

2.1明挖法

明挖法是传统的地面框架结构施工方法,需要有宽阔施工场地和环境,具有施工进度快、施工技术简单、造价低、便于大型机械化施工的优点。在施工时首先需要在地面先做基坑围护桩,然后从上而下的进行基坑土方的开挖施工,必要时需要在基坑周围进行加固防止基坑变形,开挖到底后由下而上的进行框架结构的施工。一般明挖法被作为地铁车站施工的首要选择方案。

但是明挖法也有破坏、污染环境较为严重,影响市区区民的生活、施工风险较大等缺点。

明挖法中边坡支护是确保地铁车站安全施工的关键技术,主要包括:①放坡开挖技术,主要适用于地面开阔和地下地质条件较好的情况;②连续墙支护技术,一般采用钢丝绳和液压抓斗成槽,也可采用多头钻和切削轮式设备成槽。连续墙不仅能承受较大载荷,同时具有隔水效果,适用于软土和松散含水地层。③混凝土灌注桩支护技术,一般使用的是人工挖孔或机械钻孔两种方式,支护可采用双排桩加混凝土连梁,还可用桩加横撑或者是锚杆形成受力体系;④土钉墙支护技术,在原位土体中用机械钻孔或洛阳铲人工成孔,加入较密间距排列的钢筋或钢管,外注水泥砂浆或注浆,并喷射混凝土,使土体、钢筋、喷射混凝土板面结合成土钉支护体系。⑤锚杆支护技术,在孔内放入钢筋或者是钢索后注浆,达到预定强度之后与桩墙进行拉锚,并加预应力苗谷后共同受力,使用与高边坡及受荷载较大的场所。

2.2浅埋暗挖法

浅埋暗挖法在软土浅埋隧道工程施工中也成矿山法,即一次或者分步开挖土体,采用钢拱架加喷射混凝土作为洞室的临时支护,然后再施作二次衬砌,两者共同承受永久荷载。该法工艺简单,灵活,无需大型设备,施工时对道路交通基本无干扰,但工程造价相对较高。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当车站埋深较大,或车站位于交通繁忙、建筑密集、场地狭窄地区,没有明挖和盖挖条件时,不得已才采用暗挖法施工。对于通过繁忙交通地段和其上方有重要管线无法拆改的风道及出入口信道,亦可采用浅埋暗挖法施工。施工时必须采取一系列的辅助措施并依靠监控量测进行信息化施工,以确保施工安全,严格控制地面沉降,维持地面正常交通和地下管线安全。采用浅埋暗挖法修建地铁车站,其基本作业程序包括地层预加固和预支护,土石开挖,施作初期支护、防水板铺设及二次衬砌,监控量测指导设计与施工等,车站的结构断面型式一般比区间隧道复杂,断面尺寸比区间隧道大,地表沉降控制技术比区间隧道难度更大。因此,地铁车站采用浅埋暗挖法施工的关键环节是选择开挖支护顺序,保证施工安全和减少地表沉降。

2.3盖挖法

在路面交通不能长期中断的道路下修建地铁时,则可采用盖挖法。盖挖法又分为盖挖顺筑法和盖挖逆筑法及盖挖半逆做法三种。

2.3.1盖挖顺筑法

盖挖顺筑法该方法是在现有道路上,按所需宽度,由地表面完成围护结构,利用夜间交通量少的时间封闭道路进行开挖作业,用军便梁及预制路面盖板覆盖路面,保证交通畅通,在临时路面系统保护下进行土方开挖及主体结构施工。

盖挖顺筑法的施工顺序为在封闭部分道路交通期间,完成车站两侧的围护结构,然后架设临时路面系统,恢复交通,此后,在上部临时路面系统的支撑保护下,按明挖法施工顺序向下挖土至基坑底面,再白下而上浇注主体结构,最后拆除临时路面,回填土方,恢复永久路面。车站两侧的出入口和风道,可以利用作为施工时的出土和进料口。

盖挖顺筑法主要依赖坚固的挡土结构和临时路面系统,此结构既要挡土又要承受地面及施工荷载,根据现场条件、地下水位高低、开挖深度以及周围建筑物临近程度,一般选择钢筋混凝土钻(挖)孔桩或地下连续墙。对于饱和的软弱地层,应以刚度大、止水性能好的地下连续墙为首选方案。

2.3.2盖挖逆筑法

如果开挖面较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近,为尽量防止因开挖基坑而引起临近建筑物的沉陷,或需及早恢复路面交通,但又缺乏定型覆盖结构,可采用盖挖逆筑法施工。其作业程序是先在地面做好基坑的围护结构和中间桩柱,开挖覆土,作好顶板(一般为结构顶板,亦可做临时路面),回填覆土恢复路面交通。在结构顶板保护下由上而下边开挖土方边进行主体结构施工。车站两侧的出入口和风道,可以利用作为施工时的出土和进料口。

2.3.3盖挖半逆筑法

类似逆筑法,其区别仅在于顶板完成后,向下挖土至设计标高后先施工主体结构底板,再依次序向上逐层施工侧墙、楼板。在半逆作法施工中,一般都必须设置横撑并施加预应力。

3 盾构综合法修建地铁车站

国外已经采用了配合盾构法修建地铁车站的施工方法,这种施工方法可一次采用盾构法将区间隧道和过站隧道贯通,再在盾构隧道的基础上扩挖而形成地铁车站;或直接利用大直径盾构机或连体盾构机修建地铁车站。配合盾构法修建地铁车站的优点是可充分有效地利用盾构设备,达到进一步提高地铁工程的建设质量、缩短建设周期,从总体上较大幅度地降低工程造价的目的,从而使得盾构法在城市地铁工程中得到了大规模的采用;这种施工方法适用于市区深埋车站和线路交汇处换乘下层站等。

目前世界上最先进的盾构,适合于复杂多变的地层。混合盾构的特点是:在大刀盘上安装适合各种地层的多种刀具,其在辐条上安装刀头的方法和角度的不同使之能适应不同松散的土质,同时在大刀盘上还要安装有能粉碎大石块和岩石的圆盘式切削刀头。这种具有特殊大刀盘的盾构,已在广州地铁工程中应用并获得成功。

4 施工方法的综合选择

4.1 影响因素

地铁车站大多设在城市的经济、文化、交通中心区域附近,因此,地铁车站施工方法的选择,主要受以下两个方面因素的影响。

4.1.1 技术经济因素。主要包括地质、地形等勘察资料和规划的特殊要求。例如工程的自然环境、地理位置、地形特点、工程地质、水文地质以及车站的规模、性质、工程技术难度、工期和工程造价等因素。

4.1.2 社会经济因素。主要是指车站施工对社会环境的影响,涉及安全性、商业影响、交通影响、资源影响、组织协调,以及地下地上重要建构物、交通状况,居民生活、环境污染等因素。

4.2决策原则

一些工程专家,通过北京地铁建设大量的工程实践,总结出对地铁车站施工方法进行决策时应该采用的几条原则。

4.2.1 首先考虑决定性的制约因素,比如不可改移的重要管线、不可拆迁的重要建筑物(例如古建文物)、无法导流的道路交通。

4.2.2 应该科学的、因地制宜的选择施工方法,正确处理工程拆迁、工程造价、工期、环境影响以及社会效益等诸多方面的关系。

5 结论

现如今我国有越来越多的城市开始进行地铁的建设,其中地铁车站的建设是其中的重要组成部分。由于地铁的建设从时间,物资,施工方面的投资都很大,其水平要求也相当高,所以施工方法的选择至关重要。

参考文献

[1]袁志阳.暗挖地铁车站土体变形数值模拟研究[D].吉林大学,2016.

[2]桑国辉.北京地铁十号线潘家园站施工技术研究[D].石家庄铁道大学,2016.

[3]杨公标.洞桩法地铁车站施工引起的地层变形与结构受力特性分析[D].北京交通大学,2016.

[4]王梦恕.北京地铁浅埋暗挖法施工[J].岩石力学与工程学报,2017

论文作者:王军

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第4期

论文发表时间:2018/6/11

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