蓋挖法工藝在上海某軌道交通站中的應(yīng)用

蓋挖法施工在上海軌道交通**路站中的應(yīng)用摘要目前越來越多的地鐵車站修建于城市繁華地區(qū)和交通繁忙地段。蓋挖法具有占路時(shí)間短,對(duì)地面交通影響小,可最大限度地減少對(duì)地面交通的干擾,又能在臨時(shí)蓋板下按明挖順作法施工車站結(jié)構(gòu),保證了施工進(jìn)度,現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)外在交通繁忙的市中心區(qū)修建地鐵車站的一種有效方法。介紹了蓋挖法在上海軌道交通**路站的應(yīng)用。關(guān)鍵詞地鐵車站,蓋挖法施工,臨時(shí)路面

隨著城市和城市軌道交通的飛速發(fā)展,越來越多的地鐵車站修建于交通繁忙、建筑物密集、地下管線縱橫交錯(cuò)的城市繁華地區(qū)和交通繁忙地段,使車站施工面臨既要保證工期同時(shí)又不能對(duì)交通、環(huán)境產(chǎn)生太大影響的矛盾中。如何做到既能減少對(duì)地面交通和周圍環(huán)境的影響,又能保證施工進(jìn)度和預(yù)期的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,已成為車站設(shè)計(jì)施工考慮的重點(diǎn)。

由于蓋挖法具有施工方便、施工工期短、造價(jià)低、地面交通干擾少、有利于環(huán)境保護(hù)等諸多優(yōu)越性,已成為當(dāng)今國(guó)內(nèi)外在交通繁忙的市中心區(qū)修建地鐵車站采取的一種有效方法。例如,香港九廣西鐵荃灣西段明挖隧道施工時(shí)即采用了鋼制臨時(shí)路面系統(tǒng)的蓋挖順筑法;日本的地鐵車站施工時(shí)也多采用蓋挖法;深圳地鐵1號(hào)線的科學(xué)館站與華強(qiáng)路站也采用了蓋挖法施工。本文就蓋挖法在上海軌道交通**路站中的應(yīng)用狀況作一介紹。

1工程概況

上海軌道交通**線是上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)成線網(wǎng)主要骨架的4條市域線之一,在網(wǎng)絡(luò)中具有重要的地位。**站為**線北段一期工程的臨時(shí)終點(diǎn)站,并與已建成的軌道交通2號(hào)線**路站通道換乘,是整個(gè)北段一期工程的控制性節(jié)點(diǎn)工程。車站位于**路、**交叉路口以北,沿**路南北向設(shè)置(見圖1),為地下三層島式車站,站前設(shè)單渡線。車站凈長(zhǎng)275.5m,凈寬13.1~19.65m,標(biāo)準(zhǔn)段基坑開挖深度約23.5m。

車站周邊建(構(gòu))筑物主要有:南側(cè)是已建成運(yùn)營(yíng)的2號(hào)線區(qū)間隧道,東側(cè)是新建的34層高層住宅暢園及上海市**國(guó)際學(xué)校、上海市**女子中學(xué)西側(cè)是35kV**路變電站、混6建筑、安定坊3層風(fēng)貌保護(hù)建筑、忠和坊混5建筑。其中,安定坊3層保護(hù)建筑距車站僅2.4m;35kV**路變電站和混6建筑距車站也僅2.8m。

2蓋挖法施工背景

2.1道路交通現(xiàn)狀和道路拓寬情況

**車站主體結(jié)構(gòu)位于**路上。**路為城市主干道,道路寬24m,為4快2慢6車道;其道路規(guī)劃拓寬紅線寬度為42m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查,**路車流密集,高峰時(shí)尤其突出,道路飽和度在0.8左右,屬交通密集型道路。

經(jīng)與區(qū)規(guī)劃部門協(xié)調(diào),除了**路西側(cè)35kV**路變電站和一幢混6建筑,大多數(shù)侵入道路拓寬規(guī)劃紅線的建筑物均可拆除,因此**路經(jīng)拓寬后最窄地段的道路寬度約為39m。

2.2施工期間交通組織原則

**路為上海市“三縱三橫”主干道中“西縱”的一部分,施工期間不允許封交。為此,需嚴(yán)格按照占一還一的原則進(jìn)行交通組織,始終保證**路4快2慢的交通通行能力。施工期間最小道路寬度約需22m。

2.3施工方法的確定

車站位于**路路中,凈寬13~20m。將兩側(cè)道路拓寬至規(guī)劃道路紅線,道路寬42m(局部為39m)。如果采用明挖順筑法施工,施工場(chǎng)地最小寬度需要28m,剩余道路寬度14m根本不能滿足交通組織的要求。同樣,若采用逆筑法施工,不僅施工速度慢,而且費(fèi)用昂貴,同時(shí)總有一定時(shí)間需占用整個(gè)基坑寬度的路面,仍可能要求封路。因此,排除了逆作法的施工方法。經(jīng)過綜合比較,為滿足交通組織的要求,同時(shí)保證**站節(jié)點(diǎn)2008年土建完工的工期要求,決定采用蓋挖順作法施工。將車站主體結(jié)構(gòu)頂板上方一半基坑寬度設(shè)置臨時(shí)路面系統(tǒng),以保證路面交通可正常運(yùn)行。在臨時(shí)路面下方,采用明挖順作法進(jìn)行車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工。

2.4施工步驟

主要施工步驟為:施作車站圍護(hù)結(jié)構(gòu),立柱樁→架設(shè)臨時(shí)路面→土方開挖→施作車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)→撤去臨時(shí)路面→回填覆土→修筑永久道路。施工工序見圖2所示。3蓋板體系設(shè)計(jì)

3.1路面體系

路面體系可采用臨時(shí)路面或永久路面形式。采用鋼筋混凝土永久路面,施工方便,結(jié)構(gòu)安全可靠,但現(xiàn)澆鋼筋混凝土占路時(shí)間長(zhǎng),且不能重復(fù)利用,工程廢棄量大。而采用臨時(shí)路面體系,拼裝迅速方便,且可多次重復(fù)利用,具有較大的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)綜合比較,**站采用組合型鋼蓋板體系。雖一次性投入較高,但可重復(fù)利用,綜合效益較好。蓋板尺寸根據(jù)覆蓋寬度進(jìn)行計(jì)算,主要有2000mm×1000mm×200mm和3000mm×1000mm×200mm兩種。蓋板平面布置如圖3所示。3.2水平支撐體系

1)蓋板次梁形式

為與路面板方便連接,蓋板次梁采用型鋼縱梁;次梁間距以蓋板寬度為模數(shù),一般取2m和3m。

2)蓋板主梁形式

蓋板主梁可選用鋼支撐或鋼筋混凝土支撐,直接擱置于立柱樁頂部。由于蓋板作為車行道路,易受擾動(dòng),如果采用鋼支撐,穩(wěn)定性不好而且支撐軸力難以施加預(yù)應(yīng)力,因此采用鋼筋混凝土支撐,以增強(qiáng)蓋板體系的穩(wěn)定性和安全性。同時(shí)蓋板主梁也是基坑的第一道支撐,采用鋼筋混凝土形式對(duì)控制深基坑變形也是有利的。

3.3豎向支撐體系

車站設(shè)置立柱樁,與兩側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成路面系統(tǒng)的豎向支承體系。立柱樁采用臨時(shí)立柱和永久立柱一對(duì)一結(jié)合的方式。這種方式保證了車站頂板和樓板的施工狀態(tài)和使用狀態(tài)內(nèi)力分布相近,對(duì)減小車站后期沉降有很大幫助。

立柱樁作為臨時(shí)路面的豎向支承,承受來自路面體系的豎向車荷載,且為偏心動(dòng)載,因此立柱樁不僅要滿足一定的承載力要求,還要滿足一定的沉降控制要求。對(duì)立柱樁的沉降控制要求為:立柱及圍護(hù)結(jié)構(gòu)沉隆量小于2cm,相鄰立柱樁、立柱與兩側(cè)相應(yīng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)間的不均勻沉隆小于1cm。經(jīng)計(jì)算,**站立柱樁采用Φ1000mm鉆孔灌注樁上接400mm×400mmH型鋼立柱,樁長(zhǎng)約72m,以⑨1層的粉砂層為樁基持力層(見圖4)。

隨著基坑的開挖,立柱自由長(zhǎng)度增加,會(huì)發(fā)生失穩(wěn)。因此,為增加立柱的穩(wěn)定性,在每一道支撐標(biāo)高處,設(shè)置縱向連系梁與支撐、立柱形成穩(wěn)定的空間約束,減小開挖階段立柱的長(zhǎng)細(xì)比,以保持立柱的穩(wěn)定。由于第一道鋼筋混凝土支撐兼作蓋板的主梁,故第一道縱向連系梁采用鋼筋混凝土連系梁,以進(jìn)一步增強(qiáng)臨時(shí)路面的空間穩(wěn)固性。

3.4節(jié)點(diǎn)連接處理

立柱與蓋板主梁連接節(jié)點(diǎn)的詳圖見圖5所示。蓋板主梁與次梁連接節(jié)點(diǎn)的詳圖見圖6所示。

4結(jié)語

蓋挖法施工中會(huì)遇到如下兩處難點(diǎn):

1)立柱樁采用臨時(shí)立柱和永久立柱一對(duì)一結(jié)合的方式,因而對(duì)立柱樁的垂直度要求很高。尤其是本站為地下三層站,立柱長(zhǎng)約72m,一旦立柱樁垂直度偏差較大,將影響結(jié)構(gòu)永久柱的質(zhì)量。立柱樁的垂直度偏差應(yīng)不大于1/1000。

2)立柱穿越結(jié)構(gòu)縱梁節(jié)點(diǎn)處的處理有一定難度。

然而,由于蓋挖法施工可以最大限度地減少對(duì)社會(huì)交通的干擾,又能在臨時(shí)蓋板下按明挖順作法施工車站結(jié)構(gòu),既保證了施工進(jìn)度,又具有廣泛的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,因此具有良好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]劉建航,侯學(xué)淵.基坑工程手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997.

[2]上海城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究院.蓋挖法