杭州地鐵試驗車站的設計與施工

杭州地鐵試驗車站的設計與施工

摘要杭州地鐵秋濤路站位于汽車南站附近，橫跨秋濤路，下穿新開河。全長260米，寬米，埋深-18米，有6個出入口。車站結構為地下雙層島式車站，采用明挖法施工，圍護結構采用鉆孔咬合灌注樁。工期2年，總投資約億元，土建費用為8600萬元。本文分析了設計特色、工程技術特點和難點，介紹了鉆孔咬合樁的施工要點，并提出了建設性的意見。

關鍵詞：地鐵；鉆孔咬合樁；基坑支護；設計

Abstract:TheteststationliesnearBusterminalS.,acrossQiutaoRdandunderXinkairiver.Therearesixoutletswith260minlengthandinwidthforthisstation.Theundergroundstructurehastwolevelsintypeof“island”.Usingcut-and-coverconstructionmethodandmechanizedhole-bitingpiletechnology,itwillbecompletedin2years,funding170millionyuan(RMB)includinglandrequisitionandbuildingsdemolitionetc.Thebudgetincivilworksis86million.Thesecontentsareanalyzedindesigncharacteristics,technicaldifficultiessuchasbitingpiles,buildingnearsiteprotection,riverdamandundergroundwatersuggestionsarealsomadeinthispaper.

Keywords:metro;mechanizedholebitingpile;design

1工程概況

地鐵試驗段秋濤路車站位于汽車南站附近，沿錢江新城婺江路，橫跨秋濤路，并穿越新開河。周邊環(huán)境復雜，管線眾多，交通繁忙。車站總長，總寬，埋深-18m。結構頂板覆土約5m。設有2座風道，6個出入口。車站結構為地下雙層島式車站，站臺寬度10m，總高。設計概算億元，工期24月。車站平面示意圖，見圖1。

2．工程地質與水文條件

該工程位于錢塘江河口相沖海積堆積的粉性土及砂性土地區(qū)。工程地質土層總體特征是高含水量和大孔隙比、高壓縮性、低強度。砂質粉土，松散-中密，透水性強，易產(chǎn)生流沙、涌水；淤泥質粘土，流塑~軟塑狀、高靈敏度、具觸變、流變特性弱透水；粉質黏土，可塑-硬塑，中等壓縮性。圍巖分類均為I類。另外，在車站基坑范圍內(nèi)有古海塘，有條石。地下水分布為兩個含水層，即淺層潛水和深層承壓水。

3．建筑設計與圍護結構設計

該車站設計新穎，富有創(chuàng)意。由于新開河的原因，大膽采用長度達56m的超大型橢圓中庭式結構設計，視野開闊，現(xiàn)代感強。同時，充分考慮人防、消防、防水以及無障礙設施及站臺屏蔽門系統(tǒng)，機電及控制系統(tǒng)設計先進，出入口達6個，完善的功能布局極大地方便乘客乘坐的需要。車站透視圖見圖2。

車站基坑支護采用鉆孔咬合灌注樁，樁長35、33和28m不等。內(nèi)設Φ609的鋼管支撐6道，縱向間距4m。出入口部分基坑最埋深13m，采用SMW工法，樁徑Φ850。車站圍護結構設計圖見圖3。

4．工程特點與技術難點

4．1工程特點

意義深遠

地鐵一號線工程是我市歷史上投資最大的城市基礎設施項目，已經(jīng)列為杭州市“十大工程”之一和省市重點工程項目。地鐵試驗段工程的開工標志著從“紙上談兵”的規(guī)劃論證階段正式轉入“實施建設”階段，這是一次20年來的大跨越和實現(xiàn)“地鐵夢”的轉折點。因此，試驗段工程必須確保工程質量、安全和工期，做到萬無一失。

外部環(huán)境復雜

該車站橫跨城市主干道秋濤路，交通繁忙，只能倒邊施工；穿越新開河，不能斷流。車站范圍還涉及橋梁的撤除和復建；用地性質復雜，集體土地和國有土地混雜其間，企業(yè)包括國有、集體和合資等，有住宅、商鋪，須拆遷18000平方米，動遷難度大；建設單位涉及錢江新城指揮部、市河道指揮部、上城區(qū)農(nóng)居中心等4家單位，協(xié)調難度大；管線種類多，數(shù)量達25條，有的埋深達6米，管徑1200mm，管線保護和遷改難度大。

基坑深

由于要穿越新開河，車站又要貫通，車站的底板埋深-18米，樁長達33~35米。

施工工序多

車站工程涉及鉆孔咬合樁、SMW工法樁、旋噴攪拌樁加固、截流圍堰、基坑開挖與結構施工等多道工序，工序間相互穿插和制約，項目管理難度高。

技術難點

鉆孔咬合灌注樁施工

鉆孔咬合灌注樁在國內(nèi)屬于新工藝，施工設備少，可施工25米以上樁長的更少。灌注樁緩凝和垂直度的監(jiān)測與控制以確保止水是難點之一。

周邊建筑物保護

基坑附近米處有一幢9層簡易框架樓房，有50多戶居民，夯擴短樁長僅6-7米。椐測量，現(xiàn)已發(fā)生位移。按常規(guī)采用旋噴樁加固保護。加固方案必須確?；娱_挖過程中樓房的不開裂及居民安全。

交通組織

采用倒邊施工的方案，必須確保軍便梁或排樁能夠承受重載車輛不間斷的通行，而不影響基坑開挖安全及保證道路不沉陷。

基坑施工降水

根據(jù)水文資料，有潛水層和承壓水?；泳c降水方法是保證基坑開挖安全的關鍵。

河流圍堰

新開河具有城市排洪和景觀功能，不能斷流。施工時圍堰加Φ1000泄洪管，以保證泄洪要求。但是在圍堰上實施鉆孔咬合樁存在一定的技術問題。

5．鉆孔咬合灌注樁施工

鉆孔咬合樁是一種新型的圍護結構，由于其樁心相互咬合，解決了傳統(tǒng)排樁相切時防水效果差的問題。該工藝最近已經(jīng)在深圳地鐵和南京地鐵等工程中得到應用，也用于杭州市新城暗挖隧道的圍護結構中。該工藝具有以下優(yōu)點：防水效果好；成孔垂直精度高；套管護壁，干孔作業(yè)，無泥漿、無沖擊、無振動、無噪聲，能安全文明施工；投資相對節(jié)省。可廣泛應用于富水軟土、砂層和黏土地層的基礎工程，缺點是孔深大于25米的設備少，需要從境外購買或租賃。

鉆孔咬合樁有兩種樁型，A樁為素混凝土樁，B樁為鋼筋混凝土樁。采用套管護壁成孔，先間隔施工A樁，在A樁混凝土初凝前，用液壓套管鉆機切割A樁部分樁體后施工A樁之間的B樁，最終形成A樁和B樁的咬合結構。第一序采用超緩凝砼灌注，確保第二序的順利成孔。遇到孤石時采用沖擊錘擊碎。鉆孔咬合樁的施工難點在于A樁混凝土的緩凝和鉆孔過程中的垂直度的控制。

由于孔深25米以上和地質條件，本工程采用3臺全套管鉆機設備組合形式進行鉆孔咬合樁施工。全液壓套管鉆機的型號有VLM20型和VRM2000型，旋挖鉆的型號有SD205-2型和C600型兩種。

根據(jù)旋挖鉆機鉆頭提升高度及作業(yè)半徑，在套管鉆機前搭設作業(yè)平臺，將旋挖鉆置于平臺上，旋挖鉆機可隨作業(yè)平臺牽引滑行就位。平臺內(nèi)凈空高度要高于壓管機的最高行程高度，平臺頂高度應滿足套管接長時套管頂與旋挖鉆頭間的最小作業(yè)空間。鉆孔咬合樁施工流程為：場地平整--導墻--樁機就位--吊裝套管—測垂直度—壓入套管—抓斗取土—套管鉆進—測量孔深—吊放鋼筋籠—混凝土灌注—測定—樁機移位。

6．結論與建議

由于各地的地質條件不同，施工方法具有明顯的地域特性

杭州地鐵試驗段工程為弄清軟土和粉土條件下進行大規(guī)模施工積累施工和管理經(jīng)驗。一般試驗段選擇在具有地質代表性、拆遷少，易實施的地段，或影響工期的關鍵節(jié)點。而杭州市地鐵試驗段秋濤路站地質條件復雜、交通繁忙、動遷量大，具有市區(qū)施工的代表性。同時，圍護結構采用新型的鉆孔咬合樁工藝，值得很好總結。

車站設計方案切實可行，但實施難度大

車站設計方案橫跨城市主干道，下穿新開河，地下雙層貫通，有6個出入口。雖然工程難度和投資增加許多，但是從城市發(fā)展和吸引客流的長遠來看是值得的。

車站設計的平面布置及出入口的位置還有優(yōu)化和改進的余地

設計人員一定要多次深入現(xiàn)場踏勘，比如9層樓房的保護問題涉及資金上千萬元。設計概算中的動遷費用估算嚴重偏低也值得我們吸取教訓。

圍護結構方案需要充分論證

鉆孔咬合灌注樁有其許多優(yōu)點，但是樁長超過25米由于可選液壓鉆機稀少，嚴重影響工期。應該與地下連續(xù)墻方案進行綜合技術經(jīng)濟比選。但是在樁長在18米左右的圍護結構具有一定的優(yōu)勢?，F(xiàn)在據(jù)報道，SMW樁工法已用于地鐵工程而且達到-16米的記錄。因此，同