涉河地铁工程施工时序及接口处理研究

作者:王世君 汪健
单位:广州地铁设计研究院股份有限公司
摘要:对于整体位于河道内的地铁车站而言,与常规位于道路上的车站完全不同。涉及的分项工程繁多,转换程序复杂,因此有必要系统研究各分项工程的施工时序、设计及接口处理,从而保证工程顺利实施。通过对宁波市轨道交通3号线一期工程钱湖北路站及其前后区间的实例介绍与分析,详细阐述了该工程施工顺序安排和相关接口的处理。
关键词:地铁车站河道施工时序接口处理
作者简介:王世君,高级工程师,E-mail:9976405@qq.com。
基金: -页码-:118-121

1 工程概况

1.1 周边环境

   本工程钱湖北路车站及前后区间工程基本沿前塘河布设,位于嵩江中路前塘河桥与钱湖北路叶园桥之间。嵩江中路为城市次干道,现状道路为双向4车道,南侧为嵩江中路前塘河桥,西侧为新世纪家居商城,北侧为钱湖北路叶园桥,东侧有永泰公园,本站周边环境如图1所示。

   本工程位于前塘河正下方。前塘河为宁波鄞东南地区骨干河流之一,现状河道宽约30m,深约4m,河床底标高为-0.600~1.100m,为浆砌块石驳岸。规划河道宽度为40m,规划河底标高为-1.370m。

1.2 车站概况

   钱湖北路站为地下2层岛式站,车站长度153m,标准段宽度19.7m。车站主体结构全部位于现状前塘河河底范围内,车站附属结构位于永泰公园范围内。车站共设2个风亭和2个出入口。A号风亭与C号出入口合建,为地下2层结构;B号风亭与D号出入口合建,为地下1层结构。

图1 周边环境平面

   图1 周边环境平面  

    

   车站主体结构标准段底板埋深为19.53m,A号风亭与C号出入口基坑深约20.11m,B号风亭与D号出入口基坑深约13.54m,均采用明挖顺作法施工。围护结构均采用地下连续墙+内支撑的结构体系。

1.3 区间概况

   车站前后区间均采用盾构法施工。盾构外径6 200mm,管片厚度350mm,管片采用通用环形式。区间最小覆土为8.33m(到规划河底)。车站及前后区间区间纵断面设计如图2所示。

图2 车站及前后区间纵断面

   图2 车站及前后区间纵断面

    

   根据全线盾构施工总体筹划,前后区间均采用2台盾构机从相邻车站始发后在本站吊出。

2 河道工程处理原则和方案

2.1 临时河道改移工程

   前塘河为宁波鄞东南地区骨干河流之一。本站施工周期较长,跨越多个防汛期。考虑到防洪需要,需要考虑临时改移河道。

   根据防洪评价,本工程遵循“先补后占”的原则,保证前塘河施工期畅通,拟定分两期实施。车站施工前,在前塘河南侧新开河道,河道面宽为15m,长约277m,河底高程为-1.370m,改河完成后对原河道进行回填。

   考虑到主体结构时间较长,临时河道挡墙采用更为耐久的钢筋混凝土结构,挡墙基础根据周边环境及使用要求,并考虑经济合理而确定。

2.2 永久河道恢复工程

   根据水利相关部门的意见,河道宜按规划一并实施到位。考虑本工程周边用地及实施条件,确定南侧河岸按规划一次性实施到位,北侧河岸则按现状进行恢复。

   由于车站主体结构位于河道底部,为避免后期结构渗漏水,考虑加强防水设计。设计方案为车站主体结构范围内的永久河道采用整体U形槽钢筋混凝土结构。

   车站主体结构埋深的确定。在满足车站规划河底标高的前提下,尽量减少埋深。本站以前塘河的规划河底埋深为控制因素,考虑到主体结构全部位于河底,上部有效压重不足,结构考虑以围护结构地下连续墙抗浮,不足部分设置抗拔桩。考虑到车站顶纵梁上翻高出顶板面1 000mm,车站有效站台中心处轨面标高为-14.820m,车站顶板-3.070m,顶板梁顶-2.070m。河道结构顶为-1.370m,厚度为500mm。车站结构与河道结构的相关关系如图3所示。

图3 车站横剖面(标准段)

   图3 车站横剖面(标准段)  

    

3 施工工序总体安排

   本工程涉及有河道改移工程、车站主体结构工程、附属结构工程、区间盾构工程等。根据工程需要,工程总体工序安排分3期进行。

3.1 第1期施工

   临时河道改移,施工河道范围内车站主体、车站附属、河岸结构、区间隧道等工程。受制于场地限制,D号出入口位于临时改河河道范围内,需要采取特殊处理。本期施工包括如下内容。

   1)先行施工临时河道内D号出入口部分围护结构(地下连续墙、格构柱、加固体等),D号出入口部分区段与临时河道结构合建,施工临时改河工程。

   2)河流改道,回填既有河道,为车站施工提供场地。

   3)施工车站主体结构,为区间盾构机吊出提供条件。

   4)施工区间上方北侧河岸结构,区间盾构下穿北侧河岸结构后吊出。

   5)施工车站南侧附属结构。

3.2 第2期施工,恢复永久河道

   分部施工车站范围内的永久河岸结构,恢复永久河道。打设临时围堰,封堵临时河道,填埋临时河道,施工临时河道与永久河道接口处相关结构。

3.3 第3期施工,施工D号出入口、临时河道结构清障

   施工D号出入口河道以上部分土建结构。考虑到永泰公园后期将要进行物业开发和公园恢复,场地内的临时河道结构工程须清理干净,为后续工程减少实施困难。清障方案采用钢板桩为支护结构,明挖法对临时河道的混凝土挡墙进行破除,对相关松木桩桩基进行拔除处理。

4 各施工工序接口处理研究

4.1 一期施工工序接口处理

4.1.1 临时河道挡墙结构与施工使用要求

   临时河道南岸主要为施工营地,无重荷载,南岸挡墙采用松木桩基础,桩径140mm,桩长6m,间距600mm×600mm。

   临时河道北岸考虑到车站结构地下连续墙施工、盾构吊出、主体结构材料吊装等因素,以及北侧附属结构基坑开挖深度较大,距离河道较近等因素,考虑基坑开挖对河道的安全影响,临时河道挡墙基础适当加强,采用800旋喷桩,桩长8m,如图4所示。

图4 临时河道结构设计

   图4 临时河道结构设计  

    

4.1.2 临时河道与车站附属结构

   受制于车站建筑功能布局和场地地下障碍物的分布等限制,本站D号出入口(B号风亭)附属结构和临时河道平面上有冲突。设计采用分期实施、部分盖挖的方案。为满足基坑安全需要,该段范围内的临时河道采用整体U形槽的方案,利用河道底板作为D号出入口的支撑结构。

   一期实施时,在临时河道实施前,先实施河道范围内的地下连续墙、搅拌桩加固体,再实施临时河道U形槽结构。考虑到基坑安全,关键要做好U形槽的防水工程。二期待临时河道废弃后,凿除相关结构板墙,再实施临时河道底板以上的车站结构,如图5所示。

4.1.3 永久河道结构和盾构工程施工顺序

   本车站两端均有部分永久河道结构位于区间盾构隧道上方,改河段区间盾构隧道埋深约为8.6~9.0m,永久河道挡墙基础采用700搅拌桩,长度约10m。需要结合与改河工程相互空间关系、盾构隧道保护等研究盾构施工与永久河道的施工先后关系,合理安排施工顺序。隧道与永久河道空间关系如图6所示。

   北岸挡墙(西侧为89m,东侧河岸长度约24m)位于左线隧道上方,部分河道基础的钢板桩侵入隧道,考虑到区间隧道的保护问题,应先行施工河岸结构,再考虑盾构隧道下穿。

图5 临时河道与永久结构位置关系

   图5 临时河道与永久结构位置关系  

    

   南岸挡墙虽位于隧道上方,但其平面距离隧道的最小距离为8.5m,大于1倍洞径,满足安全施工距离要求。同时由于本期施工时,南侧河道范围路面需要满足通行及施工场地布置需要,不具备先于区间隧道施工的条件。因此南岸挡墙结构待区间隧道完成后于永久河道恢复期间予以实施。

图6 区间隧道与河道挡墙相互关系

   图6 区间隧道与河道挡墙相互关系  

    

4.2 二期施工工序接口处理

4.2.1 永久河道和车站主体结构接口处理

   为加强防水,永久河道结构设计采用整体U形槽。本车站主体围护结构地下连续墙位于河道中央,河道恢复前,需要整体破除。河道U形槽结构与车站地下连续墙的空间关系可划分为3段,分别为南岸段、北岸段、中间段。综合考虑车站主体围护结构和河道U形槽结构的时空关系制定施工工序如下。

   1)车站主体结构地下连续墙及冠梁暂不凿除。

   2)在车站主体结构南端两侧设置围护桩,利用车站主体结构作为支撑,施工南北两侧挡墙。

   3)利用南北挡墙作为支挡结构,凿除主体结构地下连续墙,施工连接中间U形槽底板段。

   车站主体围护结构和河道U形槽结构的空间关系如图7。

图7 U形槽施工支护结构横剖面

   图7 U形槽施工支护结构横剖面

    

4.2.2 南侧永久河道和车站附属结构接口处理

   对于位于车站附属结构上方的南侧永久河岸部分,直接利用车站附属结构顶板作为基础。因此在附属结构设计时,考虑南侧挡墙结构埋深、宽度要求及承载力要求,做好相关预留。U形槽河道施工直接凿除主体结构与附属结构间的地下连续墙,与北侧结构连通。

4.2.3 南侧永久河道临时围堰与区间隧道

   永久河道完成后,恢复永久河道。打设临时围堰,施工临时河道与主体河道接口处相关河道结构。临时围堰平面布置如图8所示。

图8 临时围堰平面

   图8 临时围堰平面  

    

   本工程围堰、河道结构施工在盾构隧道施工完成之后进行,需重点关注围堰基础形式,严控桩底标高,防止在施工过程中对盾构产生不利影响。围堰采用松木桩围堰,松木桩长度6m,紧密打设,顶标高1.500m,底标高为-4.500m。距离隧道结构最小竖向距离为6.3m,满足1倍洞径安全距离要求。临时围堰与隧道的相互关系如图9所示。

5 结语

   1)改河施工贯穿于本工程的各个阶段,因此各个施工工序均要处理好与河道的相互关系并做好接口预留。就本工程而言,主要做了如下内容:(1)根据主体结构施工需要,选择了合理的临时河道挡墙结构及基础形式;(2)针对临时河道与车站附属结构冲突,选择“竖向分期、局部盖挖”的解决方案。(3)根据河道、隧道的空间关系及地铁保护要求,采用了先行实施永久河道结构的工序安排;后施工的临时围堰采用松木桩围堰,严控标高,加大间距,保护已建隧道;(4)利用车站主体围护结构施工南、北侧永久河道,工程衔接有序,设计方案经济合理;(5)南侧部分河道挡墙直接位于车站结构上方,车站结构为河道挡墙结构预留好空间及承载力。

图9 临时围堰与隧道的相互关系

   图9 临时围堰与隧道的相互关系

    

   2)本项目通过总体筹划研究,对设计、施工接口进行了有效管控和落实,从而保证了工程顺利实施,实施效果良好。

   3)涉河地铁工程是个系统工程。改河工程、区间工程、车站工程有可能为不同的单位(人员)设计、施工单位施工。由此,须站在全局的高度对整个工程进行把控,并做好前后工序安排和相关接口衔接,否则易引发严重的工程问题,如永久河道结构、围堰基础等侵入已建隧道等。因此要从设计源头上、在全局高度上,对整个工程进行谋划,并着重控制好相关接口处理。

    

参考文献[1] 北京城建设计研究总院有限公司,中国地铁工程咨询有限责任公司.地铁设计规范:GB50157—2013[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.
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[3]水利部水利水电规划设计总院.堤防工程设计规范:GB50286—2013[S].北京:中国计划出版社,2013.
[4] 水利部淮河水利委员会.堤防工程施工规范:SL260—2014[S].北京:中国水利水电出版社,2013.
[5]杨建民,武尚锐,朱志根,等.香河综合治理基坑工程支护设计与施工[J].施工技术,2019,48(7):34-37,41.
Research on Construction Sequence and Interfaces Processing of The Metro Project Involving Rivers
WANG Shijun WANG Jian
(Guangzhou Metro Design & Research Institute Co.,Ltd.)
Abstract: For the subway station located in the river as a whole,it is totally different from the station on the road. Because of the numerous sub-divisional works and complex conversion programs,it is necessary to research systematically the construction sequence and design and interfaces processing of sub-divisional works for the successful implementation of the project. This paper expounded in detail the arrangement of construction sequence and the treatment of relevant interfaces through the introduction and analysis of Qianhu North Road Station( Ningbo Rail Transit Line 3) and its front and back interval tunnels.
Keywords: subway station; river course; construction sequence; interfaces processing
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