大跨淺埋暗挖地鐵車站超近距下穿運營地鐵車站設計

1、<p>　　大跨淺埋暗挖地鐵車站超近距下穿運營地鐵車站設計</p><p>　　摘要：本文主要以北京地鐵四號線宣武門車站下穿既有線設計為例，介紹了大斷面暗挖地鐵車站下穿既有運營地鐵車站設計，根據(jù)使用功能要求、結(jié)合工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件及周邊環(huán)境等因素，通過方案比選、有限元結(jié)構(gòu)計算、工程類比等手段，確定經(jīng)濟、合理安全的設計方案，最后通過分析總結(jié)，并結(jié)合現(xiàn)場施工情況，找出結(jié)構(gòu)設計中的關(guān)鍵點和技術(shù)創(chuàng)新點，以期對

2、今后同領(lǐng)域的地鐵穿越既有線工程設計具有一定的參考價值。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：地鐵下穿既有線自動化監(jiān)測結(jié)構(gòu)設計有限元分析 </p><p>　　中圖分類號：TU318文獻標識碼： A </p><p><b>　　0 引言 </b></p><p>　　隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，地鐵建設和周邊地上、地下建構(gòu)筑物

3、、市政管線及地面交通的矛盾日益突出，特別是地鐵線網(wǎng)規(guī)劃的矛盾，而淺埋暗挖法能夠很好的解決這一矛盾。 </p><p><b>　　1 工程概況 </b></p><p>　　宣武門站是北京地鐵四號線全線甲級站之一，全線唯一全暗挖車站。設計標準：使用年限為100年，防水等級為一級，8度抗震設防。車站位于宣武門內(nèi)、外大街與宣武門東、西大街交叉路口下，南北走向。 </

4、p><p>　　車站周邊環(huán)境復雜，是繁華的商務、商業(yè)、辦公區(qū)。主要有越秀大飯店、莊勝崇光百貨、國際新聞中心、天主教愛國會的南堂等。站址區(qū)地面以下管線密布，縱橫交錯，包括蓋板河、熱力方溝、電力管溝、雨污水、燃氣等大小管線100多條。 </p><p>　　圖1-1 宣武門站站位圖 </p><p>　　車站主體需要下穿既有地鐵2號線宣武門站，兩條線采用站廳-站臺“十”字通

5、道換乘方式。 </p><p>　　車站總長度187.9m。結(jié)構(gòu)頂平均覆土8.1米，底板埋深23米。車站結(jié)構(gòu)形式采用兩端雙層島式站臺，中間單層側(cè)式站臺。雙層段設計采用雙層三跨三拱的結(jié)構(gòu)形式，標準段結(jié)構(gòu)寬23m，高17m；中間下穿既有地鐵站采用分離單層單洞平頂直墻結(jié)構(gòu)，單洞結(jié)構(gòu)寬9.9m，高8.9m，兩個洞結(jié)構(gòu)寬23.8m，雙洞之間水平凈距為4.1m。雙層段采用洞柱法施工，中間下穿既有地鐵線段采用淺埋暗挖“CRD”

6、工法分四步施工。 </p><p>　　圖1-2 宣武門站總平面圖 </p><p>　　圖1-3 下穿既有線段結(jié)構(gòu)斷面圖 </p><p>　　2 工程特點及難點 </p><p>　　2.1 工程風險大 </p><p>　　既有2號線宣武門站結(jié)構(gòu)1969年竣工投入運營，建成年代相對久遠，車站結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土矩形框

7、架結(jié)構(gòu)。車站結(jié)構(gòu)長172.33m，寬19.7m，高7.85m；底板厚度0.9m，側(cè)墻厚度為0.7ｍ，頂板厚度1.0m；每27m設置一條變形縫。 </p><p>　　圖2-1 既有地鐵宣武門站結(jié)構(gòu)斷面圖 </p><p>　　目前該站客流量大，運營任務相當繁重，一旦出現(xiàn)安全問題后果不堪設想。因此，對新建宣武門車站的施工要求非常高，要求既有結(jié)構(gòu)最大沉降不能大于10mm，變形縫差異沉降不大于5

8、mm，這對設計工作是一個很大的挑戰(zhàn)。因此在下穿施工前，需要對既有線結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀進行全面的調(diào)查評估，據(jù)以制定保證既有線運營安全的施工技術(shù)措施。 </p><p>　　2.2 工程地質(zhì)復雜 </p><p>　　車站下穿既有線單層段頂部位于中粗砂層中,覆土厚約14.3m。既有車站底板與新建車站單層段頂板之間地層上層為中細砂層，下層為粉質(zhì)粘土層，有少量上層滯水，下層為卵石圓礫層。潛水位：25.0m。

9、地下水對車站有一定的威脅。 </p><p>　　2.3 周邊環(huán)境復雜 </p><p>　　車站站址范圍內(nèi)城市道路已基本形成，地勢平坦。宣外大街段紅線寬70m，宣內(nèi)、宣東、宣西大街紅線寬90m，它們是橫穿“老北京城”的主干道，交通任務繁重。宣武門站站址區(qū)地面以下2～5m范圍密布市政管線，地下管線包括蓋板河、熱力管溝、電力溝、污水管、上水管、煤氣管、通信電纜等，均位于車站主體上方，而且管線

10、的直徑都比較大，距結(jié)構(gòu)近、變形敏感性強，相當一部分存在老化問題，大大增加了設計難度。因此有效的安全保護措施非常重要。 </p><p>　　3 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點 </p><p>　　國內(nèi)首次軟弱地層中大跨淺埋暗挖地鐵車站超近距下穿運營地鐵車站。新建結(jié)構(gòu)頂與既有地鐵站結(jié)構(gòu)底板底豎向凈距僅有1.9m。既有地鐵站建成年代久遠，對變形和沉降相當敏感，施工過程中不能影響其正常運營，要求既有結(jié)構(gòu)底板

11、沉降控制在10毫米以內(nèi)，換乘通道處底板開洞控制在5毫米以內(nèi)，難度和風險相當大，這對設計是一個全新的挑戰(zhàn)。 </p><p>　　經(jīng)過認真分析研究、模擬計算及多次專家論證，設計采取主要關(guān)鍵措施有： </p><p>　　圖3-1 與既有地鐵關(guān)系圖 </p><p>　?。?）采用雙排φ300大管棚超前支護，形成板梁支護體系，有效阻隔開挖過程中應力損失上移對既有地鐵造成

12、影響。 </p><p>　　圖3-2 下穿既有線保護措施圖 </p><p>　　圖3-3 管棚布置圖 </p><p>　　（2）開挖輪廓線外2米范圍內(nèi)進行預注漿加固，減小地層擾動對既有地鐵的影響。 </p><p>　　圖3-5 注漿加固斷面圖 </p><p>　?。?）開挖過程中嚴格執(zhí)行淺埋暗挖十八字方針，并

13、對既有線底板下進行同步補償注漿，施工中加強監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)既有地鐵結(jié)構(gòu)及軌道沉降預警，及時進行注漿抬升，通過施工過程中的動態(tài)控制，保證既有線結(jié)構(gòu)及運營安全。 </p><p>　?。?）采用靜力水準儀對既有結(jié)構(gòu)和軌道進行24小時遠程自動化實時監(jiān)測，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)及時進行分析，指導設計和施工。 </p><p>　　圖3-6 既有線遠程自動化監(jiān)測斷面圖 </p><p>

14、　　通過以上措施，根據(jù)理論計算分析，滿足沉降要求。 </p><p>　　圖3-7下穿既有宣武門站的沉降曲線圖 </p><p>　　實際施工完成后既有結(jié)構(gòu)底板沉降滿足要求，獲得了圓滿成功。 </p><p><b>　　4 結(jié)束語 </b></p><p>　　宣武門站投入運營1年多，運營狀況良好。實現(xiàn)了便捷的“廳-臺

15、”換乘，縮短了換乘距離，充分體現(xiàn)了以人為本的設計理念，改善了北京市南北主干交通擁堵現(xiàn)狀、對首都經(jīng)濟的發(fā)展起到了積極作用，獲得了建設、運營的好評。 </p><p>　　通過宣武門站近距離下穿既有車站的設計和順利施工，采用超前大剛度的支護結(jié)構(gòu)，可以有效控制既有線的變形。分步控制變形，對超限變形可以按施工步序采取補救措施，能夠很好地控制最終變形值，對今后類似穿越既有線城市軌道交通建設工程設計具有非常好的指導意義。 &

16、lt;/p><p><b>　　參考文獻: </b></p><p>　?。?］中鐵隧道勘測設計院有限公司. 北京地鐵四號線宣武門站施工圖設計［R］ 2006 </p><p>　　［2］中鐵隧道勘測設計院有限公司. 北京地鐵四號線宣武門站主體單層段過既線環(huán)境安全專項設計［R］ 2006 </p><p>　?。?］中鐵隧道