上海地鐵車站勘探工作量布置的探討_工程管理

1、上海地鐵車站勘探工作量布置的探討隨著上海軌道交通的進(jìn)展,常規(guī)車站布孔方式已很難滿意目前地鐵車站的設(shè)計(jì)施工需要。采納勘探孔有效掌握范圍的方法,對(duì)勘探孔平面布置形式進(jìn)行探討。收集并分析目前地鐵車站在樁基設(shè)計(jì)方面的實(shí)例,以探討地鐵車站勘探孔孔深確定的原則。1 引言上海市地鐵工程勘察工作量布置的主要依據(jù)是上海市巖土工程勘察規(guī)范(DGJ08-37-2022)及上海市城市軌道交通設(shè)計(jì)規(guī)范(DGJ08-109-2022)。兩本規(guī)范對(duì)線路區(qū)間勘探孔平面位置及孔深的規(guī)定較為詳細(xì),故在工作中分歧小。而在地鐵車站工作量布置時(shí),兩本規(guī)范對(duì)孔距要求未完全統(tǒng)一,孔深確定又受地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)方案的影響,故工作量布置時(shí)有較大的

2、分歧。本文擬對(duì)地鐵車站勘察工作量布置進(jìn)行探討。2 地鐵車站勘探工作量常規(guī)布置方式地鐵車站呈長(zhǎng)條形,常規(guī)布孔方式是在車站兩端各布置2個(gè)孔,車站中部采納“V”字型交叉布孔,孔距(或投影距)35m。已建的地鐵車站寬度一般在20m以內(nèi),常規(guī)布孔方式基本上是合理的。地鐵車站埋藏深度大,涉及深基坑開(kāi)挖,常規(guī)按2.5倍開(kāi)挖深度確定孔深。車站抗浮措施一般有:增加覆土厚度、底板下設(shè)置反濾層或設(shè)抗拔樁。如已運(yùn)行的一號(hào)線及二號(hào)線大部分車站采納增加覆土厚度和設(shè)置反濾層解決抗浮問(wèn)題,即使采納抗拔樁抗浮的車站,由于車站埋深不大,樁入土深度有限,如新閘路車站抗拔樁的樁長(zhǎng)約為基坑深度的1.4倍。因此對(duì)于先期建設(shè)的地鐵線路,按

3、2.5倍基坑開(kāi)挖深度確定孔深已基本滿意設(shè)計(jì)要求。逆作法施工車站,宜設(shè)中間支承樁以支承頂板和路面荷載。由于荷載很大,且大多為一柱一樁,需要的單樁承載力高,一般在立柱下設(shè)置大直徑長(zhǎng)樁(鉆孔灌注樁)。故逆作施工車站除按基坑開(kāi)挖深度確定孔深外,在車站兩端各布置1個(gè)深孔,常進(jìn)入第層。3 目前地鐵車站規(guī)劃、設(shè)計(jì)方面的特點(diǎn)3.1 目前地鐵車站特點(diǎn)上海最早建設(shè)的地鐵一號(hào)線、二號(hào)線地鐵車站一般為地下二層,基坑開(kāi)挖深度一般在15m以內(nèi),非真正意義上的換乘車站(一、二號(hào)線換乘距離長(zhǎng))。隨著軌道交通的不斷建設(shè),目前地鐵車站具有如下特點(diǎn):寬度大:部分車站寬度增大到20m以上,結(jié)構(gòu)形式由原來(lái)的單柱雙跨變?yōu)殡p柱三跨。換乘車

4、站多:交匯線路不斷增多,多條線路換乘的車站越來(lái)越多,如地鐵2、4、6及9號(hào)線在世紀(jì)大道站形成豐字形;地鐵宜山路站有3、4及9號(hào)線三條線路換乘;規(guī)劃建設(shè)的地鐵10號(hào)線在同一車站與8、11、12、13、14號(hào)等兩條或多條地鐵線路交匯。開(kāi)挖深度大:9號(hào)線世紀(jì)大道站地下三層,最大深度22m;地鐵9號(hào)線宜山路站最大深度為29.7m,圍護(hù)墻深度為62.9m。換乘車站的開(kāi)挖深度一般都超過(guò)20m。3.2 地鐵車站基礎(chǔ)方案由于目前地鐵車站規(guī)模、開(kāi)挖深度等均較以前有很大增加,在建地鐵車站設(shè)置樁的比例越來(lái)越高, 如某線路23個(gè)車站中僅有2個(gè)車站不設(shè)樁。該軌道線地鐵車站基礎(chǔ)設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn):(1)施工工藝:23個(gè)車站中

5、有1個(gè)采納全逆筑法施工,3個(gè)部分采納逆筑法,其余19個(gè)均為明挖順筑法施工。由于造價(jià)、施工難度等因素的影響,僅在市中心環(huán)境特殊簡(jiǎn)單的區(qū)域采納逆筑法或部分逆筑法,一般狀況下大多采納順筑法施工。(2)布樁形式:一般沿地鐵車站中軸線布置,既作為施工期圍護(hù)體系立柱下的樁,又可作為運(yùn)行期車站抗浮樁。(3)樁基埋置層的選擇:按樁端埋置層2砂質(zhì)粉土、3粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粉土及粉砂、1粉質(zhì)粘土、2粉質(zhì)粘土夾砂分別統(tǒng)計(jì),繪制直方圖(圖1)。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看,樁端置于第層中的最多,占35.7%;樁端置于第2、3、1、2層的比例相當(dāng),約占14%18%。這說(shuō)明如第層埋藏適當(dāng),厚度較大,設(shè)計(jì)人員還是首選第層作為樁端埋置層。地鐵車

6、站布樁主要起抗浮及施工期圍護(hù)結(jié)構(gòu)的立柱樁之用,沉降問(wèn)題不突出,因此采納第2粉土層或第3、層粘性土層均是可行的。 CENTER/CENTER(4)樁長(zhǎng)的確定:按樁長(zhǎng)20m25m、25m3 0m、30m35m、35m40m,40m五種類型分別統(tǒng)計(jì),繪制直方圖(見(jiàn)圖2)。結(jié)果樁長(zhǎng)20m25m最多,約占35%;其次為樁長(zhǎng)26m30m和樁長(zhǎng)36m40m,各占26%(樁長(zhǎng)36m40m范圍段共有6個(gè)車站,其中3個(gè)車站采納逆作法施工);樁長(zhǎng)40m的車站占4.3%,為逆筑法施工且有換乘站車站。 CENTER/CENTER經(jīng)對(duì)各車站樁長(zhǎng)分析,地下兩層車站樁長(zhǎng)20m30m居多,約占60%,開(kāi)挖深度較大的換乘車站樁長(zhǎng)

7、一般為30m40m。(5)逆作法施工車站的樁基方案:逆作法施工車站,由于施工期荷載很大,需要的單樁承載力高,一般使用大直徑長(zhǎng)樁,以第2粉質(zhì)粘土與粉砂互層或第層粉砂層作為樁端埋置層,樁長(zhǎng)一般在35m以上。4 地鐵車站勘探孔工作量布置的探討4.1 地鐵車站勘探點(diǎn)平面布置地鐵車站常規(guī)布孔方式是四個(gè)角點(diǎn)各布置1個(gè)勘探孔,內(nèi)部采納V字型布孔,勘探孔孔距35m。對(duì)于勘探孔孔距,上海軌道交通規(guī)范指的是投影距,而上海巖土勘察規(guī)范指的是實(shí)際勘探孔間距,這就有兩種布孔形式,方式(A)投影距法或方式(B)實(shí)際孔距法。為探究這兩種布孔形式的有效性,將孔間距的L/2作為勘探孔的有效掌握半徑,由于最大孔距為35m,故每個(gè)

8、勘探孔有效掌握范圍為半徑24.7m的圓形區(qū)域(圖3)。按目前常規(guī)的車站寬度18m為例,方式(A-1)和方式(B-1)均能有效掌握整個(gè)車站范圍。這就是說(shuō),當(dāng)車站寬度不大于20m時(shí),按現(xiàn)行上海軌道規(guī)范和上海巖土勘察規(guī)范布孔均能有效掌握地鐵車站的范圍。 CENTER/CENTER隨著軌道交通交匯線路的增加,地鐵車站規(guī)模越來(lái)越大。當(dāng)車站寬度大于22.5m時(shí),如連續(xù)采納投影距法布孔,就會(huì)消失未受控區(qū)(即圖4,A-2中陰影部分),無(wú)法有效掌握車站勘察范圍。按實(shí)際孔距,“V”字型或沿車站兩側(cè)對(duì)對(duì)布孔(如圖4,B-2和C所示),均能有效掌握整個(gè)車站。 CENTER/CENTER對(duì)于長(zhǎng)度200m左右的車站,沿車

9、站兩側(cè)對(duì)對(duì)布孔(圖4,C所示)雖比按“V”字型布孔(圖4,B-2所示)多布1個(gè)孔,但布置的勘探孔較勻稱,剖面較簡(jiǎn)潔。當(dāng)車站寬度進(jìn)一步增大,連續(xù)采納“V”字型布孔,勘探孔投影距很近,勘探孔數(shù)量反而會(huì)多于沿車站兩側(cè)對(duì)對(duì)布孔。經(jīng)綜合比較,寬度大于20m的車站,應(yīng)按實(shí)際孔距法布孔,采納圖4中(B-2)和(C)方式布孔均可行。當(dāng)車站寬度大于25m時(shí),沿車站兩側(cè)對(duì)對(duì)布孔最為合理。4.2 地鐵車站勘探孔孔深確定的爭(zhēng)論地鐵車站涉及深基坑開(kāi)挖,孔深首先需滿意基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)需要。目前大部分車站設(shè)置樁,因此孔深還需滿意樁基設(shè)計(jì)需要。2022年修編的上海巖土規(guī)范規(guī)定,地鐵車站孔深需同時(shí)滿意基坑和樁基兩方面的要求,而上海

10、軌道交通規(guī)范僅對(duì)逆作法施工車站要求孔深滿意樁基設(shè)計(jì)需要,對(duì)明挖順作施工的車站未作相應(yīng)要求。從以上收集的二十多個(gè)地鐵車站工程實(shí)例看,如按2.5倍車站深度確定孔深,約有30%40%的車站不能滿意車站樁基設(shè)計(jì)的要求。筆者認(rèn)為,勘察方案布置時(shí)考慮得周全一些,可以避開(kāi)日后由于不能滿意設(shè)計(jì)要求而補(bǔ)勘之麻煩,姑且不論多次進(jìn)場(chǎng)補(bǔ)勘費(fèi)用問(wèn)題,地鐵車站一般位于市政道路下,勘察施工需要協(xié)調(diào)路政、各管線單位,占用人行或機(jī)動(dòng)車道,施工難度及風(fēng)險(xiǎn)較大。地鐵車站孔深應(yīng)滿意基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)及樁基設(shè)計(jì)的雙重需要。按基坑考慮,孔深按2.5倍基坑開(kāi)挖深度確定;按樁基考慮,則孔深為樁端入土深度+3m5m(逆作法施工車站一般為大直徑樁,可

11、取5m7m),兩者取其大值。按基坑深度的2.5倍確定孔深比較直接明白,但按樁基確定孔深,由于樁端埋置層以及樁端入土深度的不確定性,巖土工程師確 定孔深時(shí)有肯定的難度。這就要求巖土工程師充分收集周邊地質(zhì)資料,把握擬建車站地層分布特征,了解目前地鐵車站設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài),多向設(shè)計(jì)人員溝通爭(zhēng)論,必要時(shí)適當(dāng)留有余地。5 結(jié)論(1)目前軌道交通地鐵車站具有寬度大、規(guī)模大、深度大的特點(diǎn),因此原來(lái)的地鐵車站勘察工作量布置方式已不適應(yīng)目前軌道交通進(jìn)展趨勢(shì),應(yīng)依據(jù)詳細(xì)狀況加以調(diào)整。(2)地鐵車站樁端埋置以第層居多,但以第3、層等粘性土層作為樁端埋置層的比例也不少。明挖順筑基坑樁長(zhǎng)以20m30m居多;開(kāi)挖深度大的換乘車站,則樁長(zhǎng)一般在30m40m左右。逆作法施工車站一般以第2或?qū)幼鳛闃抖寺裰脤印?3)對(duì)于寬