大跨淺埋暗挖地鐵車站超近距下穿運營地鐵車站設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(jì)、合理安全的設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計有限元分析 </p><p>　　中圖分類號：TU318文獻(xiàn)標(biāo)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(shè)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(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：使用年限為100年，防水等級為一級，8度抗震設(shè)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(fù)雜，是繁華的商務(wù)、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?xì)獾却笮」芫€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(shè)計采用雙層三跨三拱的結(jié)構(gòu)形式，標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)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(yuǎn)，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(shè)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(wù)相當(dāng)繁重，一旦出現(xiàn)安全問題后果不堪設(shè)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(shè)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(jìn)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(fù)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(xì)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(fù)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(wù)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(dāng)一部分存在老化問題，大大增加了設(shè)計難度。因此有效的安全保護(hù)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(yuǎn)，對變形和沉降相當(dāng)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(fēng)險相當(dāng)大，這對設(shè)計是一個全新的挑戰(zhàn)。 </p><p>　　經(jīng)過認(rèn)真分析研究、模擬計算及多次專家論證，設(shè)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(hù)，形成板梁支護(hù)體系，有效阻隔開挖過程中應(yīng)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(hù)措施圖 </p><p>　　圖3-3 管棚布置圖 </p><p>　?。?）開挖輪廓線外2米范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)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(yán)格執(zhí)行淺埋暗挖十八字方針，并

13、對既有線底板下進(jìn)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(yù)警，及時進(jìn)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(zhǔn)儀對既有結(jié)構(gòu)和軌道進(jìn)行24小時遠(yuǎn)程自動化實時監(jiān)測，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)及時進(jìn)行分析，指導(dǎo)設(shè)計和施工。 </p><p>　　圖3-6 既有線遠(yuǎn)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(shè)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(jì)的發(fā)展起到了積極作用，獲得了建設(shè)、運營的好評。 </p><p>　　通過宣武門站近距離下穿既有車站的設(shè)計和順利施工，采用超前大剛度的支護(hù)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(shè)工程設(shè)計具有非常好的指導(dǎo)意義。 &

16、lt;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn): </b></p><p>　?。?］中鐵隧道勘測設(shè)計院有限公司. 北京地鐵四號線宣武門站施工圖設(shè)計［R］ 2006 </p><p>　?。?］中鐵隧道勘測設(shè)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(shè)計［R］ 2006 </p><p>　?。?］中鐵隧道