复杂环境下附属结构工法研究

发表时间:2017/9/12   来源:《基层建设》2017年第13期   作者:冯美华
[导读] 摘要:随着深圳现代化进程的加快以及城市基础设施建设的发展,交通问题日益严峻,这极大地促进了地铁工程修建技术的发展和应用。

        深圳市前海开发投资控股有限公司  广东深圳  518000
        摘要:随着深圳现代化进程的加快以及城市基础设施建设的发展,交通问题日益严峻,这极大地促进了地铁工程修建技术的发展和应用。深圳市轨道交通9号线主要位于城市既有建成区,周边交通繁忙、用地条件紧张且用地权属关系复杂;地下管线错综复杂。前期交通疏解、管线迁改、地质条件复杂和主体工程实施期间临时拆迁及进场工作均十分复杂,这给众多附属结构的设计及实施带来了巨大挑战。本文针对复杂环境下附属结构实施方案进行研究,同时结合深圳地铁9号线下沙站附属结构的工法进行具体阐述。
        关键词:深圳地铁;附属结构;工法研究
        1、概述
        深圳市轨道交通9 号线西起南山区的东部深圳湾,经过福田区的北部,止于罗湖文锦路。是中心城区内主要居住与就业片区之间的局域线。线路全长约25.38km,设22座车站(其中车公庙站为枢纽站),其中换乘站10座。
        深圳市轨道交通9号线全线附属结构中,车站出入口82座,紧急出入口52座,风亭组87座、垂直电梯13座,冷却塔15座,共计268座附属结构。附属结构数量多,且种类繁杂,同时也是制约工期的主要因素。
        车站附属结构的建设是车站主体工程的延伸,将直接影响到城市规划目标的实现、乘客出行的方便性、与周边环境的协调性、征地拆迁及交通疏解和管线改迁的难易性、现场工程实施的顺利性等诸多问题。
        本文结合沿线不同地段的工程地质和水文地质条件及城市总体规划要求,结合周围地面既有建筑物、管线及道路交通状况、地质水文情况、施工场地等因素,通过对技术、经济、环境影响使用效果、可实施性等综合评价,合理选择附属结构施工方法和结构型式。
        2、附属结构工法简介
        深圳地质条件较为复杂,地层存在软硬不均,地下水埋深较浅,部分地段水位高,渗透系数大。且地下管线错综复杂,深圳市轨道交通9号线沿线大多穿越如燃气管、污水管、雨水箱涵、通讯电缆等重要管线。附属结构的工法应根据沿线不同地段的工程地质与水文地质条件、环境条件和道路交通状况,通过技术、经济、工期、工法、环境影响和使用效果等进行综合比较,来选择合理的工法。
        附属结构设计中应根据基坑的保护等级和允许变形的控制标准,严格控制基坑开挖引起的地面沉降量和水平位移。应对由于土体位移引起的周围建筑、构筑物、地下管线产生的危害加以预测,并提出安全、经济、技术合理的基坑支护措施。防止过量的地面变形对周围建筑和市政管线造成危害。
        附属结构的施工方法可采用明挖法、盖挖顺作法或盖挖逆作法、浅埋暗挖法、顶管法施工。明挖法施工,可采用放坡开挖或采用连续墙、排桩(钢板桩、工字钢桩、钻(挖)孔桩)、土钉墙、喷锚支护等作为基坑开挖的支护结构。支撑系统可采用钢支撑、钢筋混凝土支撑或锚杆,基坑周围具有放坡可能的场地,且土质较好、地下水位较低,应优先考虑采用放坡开挖方案。
        在场地条件允许的情况下,附属结构一般首选明挖法,当附属结构通过交通繁忙、路面狭窄地段、埋深浅,为确保交通畅通,宜采用盖挖法施工。不允许长时间封闭的交通繁忙地段,亦可采用逆筑法进行施工。对于通过繁忙交通地段的风道、出入口通道,在进行了充分的技术经济论证的情况下亦可采用浅埋暗挖法施工。
        3、深圳地铁9号线下沙站附属结构工法
        3.1 工程概况
        下沙站位于深圳市福田区滨河大道路上,车站北面是盛唐商务大厦、水松大厦等,南面是花好园小区、泰然广场等,车站沿滨河大道呈东西向布置。车站站位处于滨河大道的南侧,车站主体施工时需占用部分滨河大道路面。滨河大道为城市主干道,车流量大,宽70米,主干道为双向12车道,两侧辅道为双向4车道。站位周边用地性质北侧以办公和商业功能为主,南侧以居住功能为主。下沙站共有A、B、C三个出入口。
        3.2 工程难点
        下沙站的出入口,主要受现状DN1950污水管和双排6000X4000雨水箱涵及电信管线的限制,如何解决出入口与管线的关系成为了该工程的难点,加上出入口需局部占用周边小区用地,且周边用地权属关系复杂,这也给工程的设计及实施带来了诸多难题,管线与出入口的关系详见下图二。


        3.3工法研究
        附属结构施工方法主要依据站位的工程地质和水文地质条件、环境条件、道路交通要求、市政管线的布置、车站的埋置深度、施工场地等具体条件确定。下沙站附属结构的施工方法主要考虑:明挖法、暗挖法、顶管法。
        明挖法是指挖开地面,由上向下开挖土石方至设计标高后,自基底由下而上顺作施工,完成主体结构,最后回填基坑或恢复地面的施工方法。明挖法是地铁施工首选方法,在地面交通环境允许的地方通常采用明挖法施工。
        暗挖法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用格栅钢架和喷射混凝土为主要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过监控量测指导地下工程设计施工。对于通过繁忙交通地段或受管线等影响不适合明挖的结构可采用暗挖法。
        顶管法是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术,在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力,克服管道与周围土壤的摩擦力,将管道按设计的坡度顶入土中,并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后,再下第二节管子继续顶进。


        3.3.1下沙站南侧A、B出入口
        下沙站A、B出入口所处地层为砾砂层和粉质粘土层,DN1950污水管和双排6000X4000雨水箱涵横跨下沙站A、B出入口,因雨水箱涵改迁费用高昂,且涉及到管线产权及对居民生活的影响,研究决定下沙站A、B出入口通道采用暗挖法,以避开双排6000X4000雨水箱涵。但A、B出入口因受现状DN1950污水管的限制,涉及到污水管的改迁问题,是否改迁污水管成为重点,为此做了两组方案比选,方案一改迁污水管,但改迁费用高昂,方案二通过加长出入口通道避开污水管,但出入口加长后需占用泰然广场及花好园小区的临时用地,涉及到与周边物业的协调,详见下图。


        经分析比较,因污水管改迁协调难度大,改迁费用高,且影响周边居民的生活,所以优先选择不改迁污水管的方案,但因出入口需局部占用泰然广场与花好园小区临时用地,所以与周边物业的协调工作量也较大,由此可见,出入口的实施方案受管线,周边环境,经济等各方面限制,在复杂环境下应综合考虑征地拆迁、管线改迁等因素,合理选择最合适的工法。
        3.3.2 下沙站北侧C出入口
        位于下沙站北侧的C出入口,主要受既有电信管线、通讯光缆和周边建筑物盛唐商务大厦的制约,C出入口通道顶埋深约为6.5m,所处地层为砾砂层和粉质粘土层,经研究最终确定C出入口紧贴盛唐大厦,出入口段采用明挖法,围护结构采用Φ800 钻孔灌注桩+Φ600 旋喷止水帷幕,出入口段的电信管线需局部悬吊保护。又因C出入口范围内一条军用光缆与部分围护桩相互干扰,需对军用光缆进行专项保护。

        因滨河大道为城市主干道,通行车辆多,为了不影响交通,C出入口通道采用顶管法施工,顶管始发井位于滨河大道北面盛唐务大夏前停车场,由于车站主体结构不具备顶管接收条件,需在车站主体北侧的滨河大道主道上进行交通导改后施作顶管接收井,从出入口基坑内向车站顶推并接收。因C出入口通道采用顶管施工下穿滨河大道,该道路为市政一级主干道,平均车流量大,应注意控制施工过程中的沉降。
        4 结论
        (1)附属结构作为主体结构的延伸,往往是车站的点睛之笔,附属结构的设置应在满足功能与法规的前提下,结合车站现状周边环境,因地制宜,满足周边乘客出行的需求。
        (2)附属结构的工法要结合交通疏解、征地拆迁、管线改迁及地质情况等进行综合分析,在前期阶段,要统筹考虑这些影响因素,如利用物探准确探明管线的实际位置及对附属结构的影响,合理选择最佳工法。
        (3)附属结构的实施应符合城市交通规划、环境保护和城市景观的要求,妥善处理好与周边建筑物、地下管线等之间的关系,尽量减少管线迁移和施工期间对地面建筑物、地面交通及市民生活的影响。
        (4)附属结构工法种类繁多,上述列举的下沙站附属结构分别涉及到明挖、暗挖、顶管工法,且施工工期紧张,因此前期阶段的准备工作一定要充分,同时附属结构的实施应以人为本,满足社会和公众对城市轨道交通的需求,使城市轨道交通成为安全、舒适、高效、便捷的城市骨干交通方式。
        参考文献:
        [1] 地下工程浅埋暗挖技术通论,王梦恕,安徽教育出版社 出版时间:2004-12-1
        [2] 富水复杂地质浅埋暗挖隧道修建技术,刘建国,人民交通出版社,2012
        作者简介:
        冯美华(1984—),女,2006年毕业于中南大学城市地下空间工程专业,工学学士,工程师,从事地下结构工程设计及管理工作。

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