南京地铁建设有限责任公司
摘要：本文以南京地铁四号线草场门站与城西干道草场门市政隧道为例，综合考虑设计方案及施工措施，涉及支撑体系、施工缝防水、细部构造等方面的完善优化，完美的解决了因工期导致的盖挖法施工难题，对于往后类似的工程有一定的借鉴意义。
关键词：市政公路隧道；盖挖；地铁车站
一、工程基本概况
地铁四号线草场门站地处北京西路与虎踞路交叉路口，地理位置敏感、交通流量大、结构复杂、施工场地狭窄、基坑风险大、管线错综复杂，且与在建的城西干道市政公路隧道、规划的地铁七号线草场门站十字交叉，地铁集团根据市建委统筹安排，按照“统一设计、统一代建、统一组织”的原则负责组织实施市政隧道与地铁车站交叉段的施工。
地铁草场门站与城西干道草场门隧道平面图
草场门站为地下三层结构，开挖深度为28.6米，沿北京西路东西向设置；城西干道市政隧道为地下一层结构，开挖深度为10米，沿虎踞路南北向设置。
根据分工，地铁负责代建的草场门隧道长度为85m，分为南侧、北侧代建段及上跨车站共板段，原工筹为先施工埋深较深的共板段，然后再施工两侧代建段。共板段施工顺序为基坑开挖至四号线基底后，先施工地铁车站底板、下中板、上中板，再施工市政隧道底板、顶板。
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车站主体分区图
草场门站围护结构于为2014年1月初封闭，受此客观因素影响，若继续按既定施工方案实施，工期显然无法满足保青奥“5.31”节点。为优先确保青奥会前城西片区快速化改造工程全线通车的目标，经研究讨论，对施工顺序进行了调整，施工顺序改为先施工南侧代建隧道、然后施工共板段隧道、最后施工北侧代建隧道。
其中，城西干道代建隧道作为独立结构先行施工，地铁车站在共板段下盖挖顺做施工。基坑开挖到市政隧道底板后，先施工隧道底板，然后隧道顶板，待青奥会结束后再向下开挖至地铁车站基底标高，依次施工车站底板→下中板→上中板。
工序调整后，地铁车站结构施工工艺由明挖法改为盖挖法，即先施工位于上部的隧道结构，再盖挖顺做下部的地铁车站结构，最后相当于地铁车站上中板侧墙逆做与隧道底板下侧墙相接。在未完成地铁车站结构前基坑盖挖施工过程中如何确保已开通公路隧道的安全成为最重要的控制因素。
二、方案优化设计
1、增加支撑立柱
1）荷载计算
隧道总面积826平方米，顶板厚度900mm，底板厚度1000mm，隔墙厚度为800mm，侧墙厚度为900mm。
隧道结构自重=隧道顶板重量+隧道底板重量+隧道隔墙及侧墙重量=18585kN+20650kN+11700kN=50935KN。
隧道上覆土(2.2m厚)重量=32710kN。
车辆荷载=地面上荷载+隧道内车辆荷载=24780kN(按30kpa计)+ 24780kN(按30kpa计)=49560KN。
隧道内铺装层沥青重量=12390kN(厚度6cm计)。
总荷载=隧道结构自重+隧道上覆土重量+车辆荷载+隧道内铺装层沥青重量=145595KN。
2）南北侧地墙各分担竖向荷载=29350kN
3）单桩承载力设计值为5700kN
4）荷载分项系数1.485
5）支撑立柱所需数量=（总荷载*分项系数-地墙分担荷载）/单桩承载力=（145595*1.485-39350*2）/5700=28根。
根据计算，为保证下方车站基坑开挖时隧道正常使用及隧道、车站基坑安全性，需在草场门隧道底板下方设置立柱支撑28根，而目前设计根数为18根，因此需新增立柱桩10根。
2、加强剪刀撑
隧道下支撑立柱采用槽钢剪刀撑减小立柱长细比过大(偏压)易失稳不利因素和增加立柱水平稳定性。
3、防水方案优化
由于地铁车站在共板下结构为盖挖法，防水施工质量难保证。施工缝防水原设计方案钢板橡胶止水带，施工过程中易损坏难于保护，且与后期结构连接困难。为保证防水效果，将柔性钢板橡胶止水带改为刚性4mm厚钢板止水带，便于安装和保护以及后期连接。
4、隧道围护体系
为保证隧道结构和隧道范围支撑系统的稳定性，而且由于现场场地狭小，最窄处围护边距围挡边只有3米，满足不了三轴SMW工法桩施工场地要求，故在原设计方案基础上由三轴SMW工法桩变更为钻孔灌注桩，桩间止水采用高压旋喷桩。南侧代建隧道以变形缝为界分为两个小基坑，变形缝南侧先施工，变形缝北侧与车站主体同时施工，为保证相邻段车站第二道钢支撑正常受力，沿变形缝位置增加旋喷桩进行土体加固，保证北侧土体自立稳定性。
三、盖挖结构施工方案关注点
1、由于确保青奥前通车节点工期原因，对先期开挖的公路隧道底板（共建段作为以后地铁车站顶板面）结构采用原状土作为模板基础，用混凝土垫层和水泥砂浆对下翻梁及底板结构按照设计图纸尺寸找平，以求精准施工，与结构混凝土的接触面内衬三夹板，作为确保混凝土尺寸及外观质量的措施。
2、由于盖挖段结构基坑下逆作段须考虑以后和地铁车站开挖到底顺作施工时的隧道预留墙、柱相接，所以必须在施工公路隧道的底板结构时下挂墙、中间立柱相接预留下挂1米左右的位置以便后期施工混凝土浇筑接口。
3、公路隧道结构施工时的测量放线精确定位非常重要，由于该地铁车站为地下三层结构（共建段加公路隧道为地下四层），在完成公路隧道后进行基坑继续盖挖到坑底后顺作地铁结构的墙、柱、板再与公路隧道预留相接时，必须全部对应在误差范围内同一垂直结构面上顺接，特别是车站的立柱。所以在基坑开挖到底时的车站结构回筑阶段，从底板开始每层用红外线仪器相对完成结构（已复核在误差范围）为基准进行测量数据进行顺接修正，保证最后接口的顺直，特别是立柱防止最后接口的偏心。
本文以南京地铁四号线草场门站与城西干道草场门市政隧道为例，综合考虑设计方案及施工措施，涉及支撑体系、施工缝防水、细部构造等方面的完善优化，完美的解决了因工期导致的盖挖法施工难题，对于往后类似的工程有一定的借鉴意义。
论文作者:蒋雪鹏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/14
标签：隧道论文; 结构论文; 车站论文; 底板论文; 地铁论文; 草场论文; 基坑论文; 《建筑学研究前沿》2018年第30期论文;