拱盖法在地铁车站实际设计中的应用论文_张亦弛

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摘要:随着近些年特大、大、中型城市经济及规模迅速发展,传统市政道路、公路因人口、车辆总量增加,已逐渐无法满足各方出行需求,与此同时,以地铁为代表的城市轨道交通以其载量大、便利、准时、清洁、快速等特点,逐渐成为城市出行新方式【1】。车站在地铁设计中扮演着相当重要的角色,尤其作为人员换乘、线路交叉点的大型车站,在明挖无法实施、传统暗挖效率低的情况下,采用拱盖法施工将大大加快施工进度、降低施工难度。

关键词:地铁;暗挖;拱盖法

在地铁建造过程中,地铁车站设计尤为重要,尤其在用地紧凑的城区,传统明挖车站因其占地大、对交通影响大,在某些站点无法采用。传统暗挖车站因其施工难度较大、施工进度较慢,在某些大跨暗挖车站无法采用。

本文所介绍拱盖法施工为近些年大跨暗挖车站普遍采用的一种暗挖方法,技术条件均已成熟,拱盖法顾名思义就是拱和盖的结合,是鉴于地铁车站盖挖法施工和扣拱施工的结合,特别适合于大跨度、大净空钻爆施工的暗挖车站【2】。

鉴于国内对拱盖法研究较为透彻,本文对其设计原理、设计理念不再赘述,仅以实例展示拱盖法车站设计流程及计算过程。

一、设计概况

本站为地下两层岛式车站,站台宽度11m,有效站台长度为118m。车站全长230.0m,标准段宽度21.22m。车站所在位置地面起伏较大,车站顶板覆土18.7m~16.5m。车站采用暗挖拱盖法施工,全包防水设计。车站西端区间为折返线四线大跨区间,采用矿山法施工,东端采用TBM法施工。本站分两期施工,一期施工车站主体及1、2号风井风道,由风亭作为竖井进入主体结构施工;二期施工车站出入口等附属结构。

二、设计标准

主体结构和使用期间不可更换的结构构件,按设计使用年限为100年的要求进行耐久性设计;使用期间可以更换且不影响运营的次要结构构件,可按设计使用年限50年的要求进行耐久性设计;临时结构宜根据其使用性质和结构特点确定其使用年限【3】。

地铁结构安全等级为一级,永久构件在按荷载效应基本组合进行使用阶段的承载能力计算时,取γ0=1.1,进行施工阶段的承载能力计算时,取γ0=1.0,在按荷载效应的偶然组合进行承载能力计算时,取γ0=1.0。作为临时构件设计的结构,在按荷载效应的基本组合进行承载能力计算时,取γ0=0.9。

地铁地下结构的抗震设防类别为重点设防类(乙类)。结构按7度地震烈度进行抗震验算,按8度采用抗震措施,按抗震等级二级采取构造处理措施,以提高结构的整体抗震能力。

本站主体结构所处环境类别氯化物环境Ⅳ-C、化学腐蚀环境V-C。出入口等附属结构冻融线以上构件环境条件特征为微冻地区的有盐环境混凝土高度饱水,环境作用等级为Ⅱ-D,对于结构内部构件,环境作用等级按Ⅰ-A级【4】。

人防等级:6级。 耐火等级:一级。 防水等级:一级。

三、场地地质条件

通过钻探揭示,场区第四系厚度0.50~6.80m,主要为第四系全新统人工填土层()。基岩为中生代燕山晚期侵入岩花岗岩()、花岗斑岩()、闪长岩()及煌斑岩(),受次生构造影响,部分钻孔中揭露有相应岩性的构造岩。

四、车站设计

4.1计算模型

本车站采用标准五心圆断面,设计前需与车站有关各专业沟通,经调试后,确定如下断面,本文所示断面为车站Ⅴ及围岩地段断面,具体结构形式如下:

五、车站拱盖法设计、施工注意事项

主体断面开挖采用拱盖法施工,即先开挖拱盖,再进行拱盖的二衬模筑,待其强度达到设计要求后,在拱盖的保护下分部开挖其他部分岩体。由于车站拱部围岩较为软弱,且开挖跨度较大,因此上半断面施工拱盖采用双侧壁导坑法施工,设立2道型钢竖向支撑。大拱脚底部设置钢筋砼纵梁增强稳定性,,再进行拱盖的二衬浇筑,形成可靠的支撑结构,待上部混凝土拱盖浇筑完成后,并达到设计强度后,再采用台阶法分部开挖下部岩体。

下部开挖时,分为左、中、右三部分开挖,每一部分采用台阶法施工,先开挖断面中间部分,再开挖左右侧部分,同侧上下台阶前后错开长度不大于5m;同一层左右相邻台阶纵向前后错开距离不得小于15m,下断面开挖过程中要严格注意控制爆破参数,注意对既有拱盖衬砌的保护,必要时采取静态爆破措施。

六、结束语

拱盖法优点:导洞少,工序少,爆破次数少,扰动次数少;支护简单,初支拆除少,废弃工程量小;导洞与导洞间的连接点少,支护体系有保证;拱盖形成后,即可大面积作业,效率高,工期缩短【5】。

参考文献:

[1] 刁心宏. 城市轨道交通概论[M].北京: 中国铁道出版社,2009.

[2] 王海彦,骆宪龙,付迎春主. 隧道工程[M].成都: 西南交通大学出版社,2016.

[3] 中华人民共和国行业标准.混凝土结构设计规范(GB20010-2015)(2015版)[S].2015.

[4] 中华人民共和国行业标准.混凝土结构耐久性规范(GB/T50476-2008)[S].2008.

[5] 钟国.地铁车站的一种新型暗挖施工方法-拱盖法 [J].城市轨道交通网.2012.

作者简介:

张亦弛(1990-),男(汉族),河南周口人,助理工程师,学士,主要从事城市轨道交通工作。

论文作者:张亦弛

论文发表刊物:《防护工程》2017年第10期

论文发表时间:2017/9/13

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