浅析国铁站场下地铁隧道实施方案选择论文_李润轩

中铁第一勘察设计院集团有限公司 陕西西安 710043

摘要:在正在运营的西安火车站场区下修建地铁车站,施工风险较大,且类似的工程实例较少。国铁站场区轨道沉降控制要求严格,暗挖隧道实施过程中引起的地面沉降控制难度较大。将火车站站实施方案(先隧后站-分离岛方案、NTR方案、管幕+PBA方案和分离厅方案)进行综合对比,最终选定先隧后站-分离岛方案。

关键词:暗挖隧道;地铁车站;国铁站场

在正在运营的国铁站场咽喉区下修建地铁车站,国内尚属首次。站场区内环境复杂,部门繁多,主要为国铁重要功能性建筑,西安火车站为全国铁路重要枢纽站,主要承担普速列车及货运列车,站场区内国铁运营繁忙,客流量趋于饱和。同时车站范围内交通繁忙,周边环境复杂,控制性建、构筑物及市政管线较多,同时地铁隧道需要穿越西安F3地裂缝,且北侧为大明宫遗址保护公园,为国家级重点文物保护区。如何保证交通疏解、基坑开挖及降水施工时临近建、构筑物、市政管线及古文物建筑的安全是车站设计时必须考虑的问题

1 方案概括

将火车站站实施方案(先隧后站-分离岛方案、NTR方案、管幕+PBA方案、分离厅方案)进行综合对比[1],如表1所示:

2 分离岛方案与分离厅方案比较

先隧后站-分离岛方案先期甩站运营,不受国铁改造控制,可以满足地铁四号线的运营目标。根据国内相关工程实例,参考西安地区暗挖区间沉降量,正线暗挖隧道洞径约10.7m,采用洞内超前加固,全断面注浆止水,增加地面加固措施、扣轨、道岔吊轨等多种手段最大程度的降低地面沉降,通过多重方式减小暗挖区间引起的地面沉降,降低地面沉降对站场区轨道及国铁正常运营的影响。实施过程中引起的地面沉降较全断面暗挖容易控制,较易满足国铁站场区运营要求。

分离岛方案拆迁面积较小,主要为站场北侧棚户区改造待拆迁,拆迁难度相对较易,先期甩站运营满足四号线通车运营目标,后期主体及系统接入不影响正常运营,且基本不存在废弃工程,无投资浪费,整体投资最小,方案可实施性最强。

分离厅方案正线暗挖隧道与分离岛方案相近,且另需暗挖实施正线之间的站台联通层,建筑功能相对较差,两端明挖厅连接距离较长,站台客流疏散不利,暗挖区间实施风险控制基本与分离岛方案相似,拆迁面积较大,多为站场内住宅及厂房,拆迁难度大,整体投资较大,接近分离岛方案的1.75倍,与分离岛方案相比,无明显优势,因此,不推荐分离厅方案。

3 NTR方案与管幕+PBA方案比较

NTR方案与管幕+PBA方案均为全断面暗挖方案,车站实施不受国铁改造工期影响,均能满足四号线的运营目标,采用NTR工法可比采用管幕+PBA节约工期8个月。两方案拆迁面积均最大,达到28260平米,拆迁难度及拆迁费用均较大,全断面暗挖方案整体投资最大,车站整体投资均超6亿元,其中采用NTR工法比采用管幕+PBA造价高4000万左右,NTR工法造价相对较高。

与分离岛方案相比,全断面暗挖方案可实现较为完善流畅的车站功能,但对地面沉降控制较为困难,对周边环境影响较大,同时运用了有限元计算模拟软件Midas-GTS对NTR方案进行模拟,运用FLAC 3D对管幕+PBA方案进行模拟来对其暗挖沉降控制进行分析,如图1~4所示。可以看出:管幕+PBA施工地层沉降变形是各个施工步骤的叠加的结果,NTR施工地层沉降变形是顶管施工过程中地层损失的结果,NTR工法采用整体超前支护形式,多个大直径钢管连接形成整体支护结构强度较大,较有利于控制地面沉降,与管幕+PBA方案相比,较少的增加投资,更有效的控制地层变形,减少支护开挖工序,更为可控的减小对于国铁运营的影响,因此,不推荐管幕+PBA方案。

4 结语

火车站站施工环境的最大特点就是需要控制沉降量,使其对上方铁路产生尽可能小的影响,使铁路能够正常运行。分别开展分离岛方案及NTR方案暗挖隧道地面沉降控制专题研究。如图5所示,分离岛方案控制沉降量最小,最终选定采用先隧后站-分离岛方案。

图5 控制沉降量对比结果

参考文献

[1]张景娥.西安火车站改造与地铁车站结合形式探讨[J].铁道工程学报,2015,32(06):87-91.

论文作者:李润轩

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第2期

论文发表时间:2018/6/15

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