地铁车站施工采用盖挖逆筑法_图文

1、工程实践 26MODERN U RBAN T RANSIT 2/2004现代城市轨道交通摘要:在选择地铁地下车站的施工方法时,地面交通能否得到妥善处理,已成为影响决策的一个关键因素。常会遇到这样的两难情况:明挖法难有作为,暗挖法代价太高。这时盖挖逆筑法可能是一种明智的选择,它是一个折中的方案,兼顾了车站施工和地面交通这一对矛盾的双方需求。另外,盖挖逆筑法在安全、质量、工期、成本的控制方面也具有一定的优势。关键词:地下车站;盖挖逆筑法;地面交通;垂直受载体系邵根大:铁道科学研究院铁建所,研究员,原北京市政府专家顾问,北京1000811盖挖逆筑法符合辩证法地铁地下车站的施工,可供选择的方法很多,有

2、明挖法、盖挖法(分逆筑法和顺筑法、暗挖法(软土中的新奥法。应该说,每一种施工方法,在不同环境、条件下,都有其用武之地,关键是看它是否因地制宜,用得其所。一般说来,工程地质和水文地质条件、地面交通状况、周围建筑物、地下管线、地下构筑物,都是影响施工方法选择的外部因素。就施工方法本身而言,它的可操作性、安全、质量的可控性、工期长短、造价高低,也都是方案比较中的重要议题。为吸引客流,通常把车站位置选在交通干道的十字路口,此处车流量、人流量很大,地面交通问题突出,车站施工与维持地面交通的矛盾尖锐。在诸多矛盾交织中,采取何种疏解地面交通的对策有时成为选择施工方法的一个决定性因素。明挖法在这里的选择受到极

3、大限制,难有作为;暗挖法可以做到不影响地面交通,然而不得不面对造价高、工期长、施工难度大、具有风险等一系列问题。在这两难的境地,盖挖逆筑法可以在这里一显身手。盖挖逆筑法的基本思路是:把对地面交通的影响尽可能减小到人们可以接受的程度,在这一前提下完成车站施工,不致于太影响地面交通。也可以说,这是一种折中的方案,比较能兼顾矛盾双方的需要,也比较容易被矛盾双方所接受。从辩证法的角度来说,是对立的统一。2盖挖逆筑法的技术特点分析2.1采用盖挖逆筑法进行车站施工的阶段性任务墙、中柱形成垂直受载体系。在顶板以上恢复永久路面。一旦道路恢复,地面交通也就不再受车站施工的影响。(3在由顶板、桩墙(连续墙、中柱组

4、成的垂直受载体系的保护下,向下挖土,构筑站厅层和站台层。2.2盖挖逆筑法施工的地铁车站实例北京地铁“复八”线,在我国较早采用盖挖逆筑法修建地铁车站。它们分别是天安门东站(图1、永安里站(图2、国贸(大北窑站(图3。这3个车站的围护结构的形式、中柱的基础各有所长(见表1。(1首先在地面上进行分条或分段围挡,分期调整交通,交替地施作围护结构(桩墙或连续墙,施作中柱基础及中柱(北京地铁车站中柱采用钢管混凝土柱。(2挖开地面施作车站结构顶板,使顶板与桩墙(连续邵根大图2天安门东站(单位:c m (中铁隧道局施工地铁车站施工采用盖挖逆筑法工程实践 27现代城市轨道交通2/2004MODERN U RBA

5、N TRANSIT图4表示天安门东站采用盖挖逆筑法的施工步骤:地面围挡后,施作12个300cm 的小竖井;开挖下部4个小导洞,在导洞内施作条形基础。跳槽施作80cm的边桩孔及200cm 的中柱孔;边桩孔内下钢筋笼,灌混凝土;中柱孔内施作80cm的钢管混凝土柱,在其周围填砂。破开路面,施作顶板,恢复路面;此后按挖一层土、做一层中间板式,达到了缩短占用路面时间,基本上维持地面正常交通的目的。天安门东站从围挡施工到破开路面施作顶板,恢复全部路面交通仅用了不到5个月的时间(139天。由此可见,表13个盖挖逆筑法施工的车站比较的循环依次施工。最后挖土到底,施作底板和站台板。天安门东站地处天安门广场的东北

6、端,历史博物馆北侧,地理位置重要,地面交通繁忙。在“复八”线复兴门至建国门区段内天安门东站是唯一采用盖挖逆筑法修建的车站,其它的新建车站如西单站、天安门西站、王府井站和东单站均采用暗挖法施工。天安门东站采用盖挖逆筑法施工,在地面上实行分区围挡、分期交替施工,地面交通导流与其配合。此外还采取了有利于快速施工和保护市容环境的围护结构形只要精心组织,措施得当,盖挖逆筑法的使用范围存在扩展空间。天安门东站采用人工挖孔,施作边桩和中柱,并采用条形基础,在许多方面产生积极效果:车站顶部荷载经由人工挖孔桩、中柱传到条形基础上,不但减小了地基应力,而且提高了车站结构的稳定性,其传力路线十分明确。采用人工挖孔桩

7、,所用的机具简单、工作面多、数人一孔、各自为战,可以加快施工进度。人工挖孔,开挖一段,支护一段,不用护壁泥浆,有利于保持地面环境洁净。在人工挖孔内施作钢管混凝土柱,其垂直度可达到很高的精度,因为对中的工作可以在完全受控的条件下进行。采用人工挖孔桩和条形基础,有利于防止图4天安门东站施工步骤(单位:c m 图2永安里站(单位:c m (北京市政公司施工图2国贸站(单位:c m (北京城建公司施工地铁车站施工采用盖挖逆筑法邵根大工程实践 28MODERN U RBAN T RANSIT 2/2004现代城市轨道交通边桩向内侧移。2.3在盖挖逆筑中逐渐成型的车站结构的受力变形特点盖挖逆筑的车站结构,

8、与明挖或盖挖顺筑时的结构自下而上的形成过程不同,是随施工自上而下的进展,逐渐形成的。因此结构的受力变形有其特殊性,对结构部件的性能、作用有特殊的要求。(1在恢复路面后形成了由顶板、围护结构外墙(桩墙或连续墙和中柱组成的垂直受载体系,此后全部施工都在地下进行。垂直受载体系既是施工期间的受力支撑结构,也是使用期间的永久受力结构,因此要求它们必须具有适应各阶段受力的足够强度、刚度和稳定性。(2自上而下地开挖土方,施作内墙和梁板的过程中,由于土体的卸载作用,使边桩和中柱的受力条件发生变化,尤其是边桩原来是两侧受压,现在变为一侧受压,一侧临空;原来是中心受压杆件,现在变为弯压杆件。因此对其在垂直方向的不

9、均匀沉降,在水平方向的弯曲位移必须密切注意。在自上而下的施工过程中,各层板一方面起着水平支撑的作用,另一方面还起着保护下层安全施工的作用,因此要求上层钢筋混凝土板的混凝土达到设计强度后方可进行下层土方开挖。(3梁、板、柱节点、墙、板节点,都是自上而下的施工中逐步形成的,并要求其立即传力,因此为了保证节点的连接强度,使其传递内力可靠,必须从受力设计、构造措施和施工工艺方面,采取切实措施。(4当土方开挖到车站结构底部,底板尚未施作,而这时上部的荷载全部经由桩墙(或连续墙、中柱向下传给地基,于是桩墙(或连续墙、中柱达到前所未有的不利的工作状态。按施工阶段有限元计算结果表明,这一阶段是结构受力最不利的

10、阶段,因此开挖底层土方时需要考虑设置临时支撑,做到随挖随撑,防止桩墙失稳。2.4盖挖逆筑法的关键技术2.4.1中柱与边桩的不均匀沉降问题为了保证车站结构的承载能力和稳定性,对采用盖挖逆筑法施工的车站,设计要求边桩与中柱的相对沉降量不大于1015mm,中柱的绝对沉降量不大于20mm。为达到这一点,主要是提高中柱柱基的承载力,减小沉降量。永安里站的中柱基础采用1500mm 的灌注桩,对桩基的底端进行定压、定量注浆,以改善桩端强度,控制沉降变形(图5。国贸站的中柱基础采用两幅十字交叉的连续墙组成的十字桩(每幅尺寸为3000mm 600mm,以提高其侧摩阻力,进而提高其承载力(图6。天安门东站在边桩、

11、中柱下采用条形基础,使边桩、中柱基底应力趋于均匀,从而防止不均匀沉降。2.4.2中柱的垂直度问题永安里站设计要求中柱的垂直度偏差不超过1/600(柱长,通过上下对中并采用专门的定位装置,使中柱实际的垂直度偏差均在1/1000(柱长以内。中柱的安装定位见图5。天安门东站通过人工挖孔安装中柱,其垂直度得到精确控制。2.4.3底层边桩向内侧移问题永安里站、国贸站在开挖底层土方时,一方面加强观测,另一方面采取“先中后侧”的挖土次序,必要时加横撑的办法,阻止边桩向内侧移。天安门东站在小导洞内施作条形基础,极大地增强了抵抗侧压力图5永安里站中柱基础和中柱的施工工艺图地铁车站施工采用盖挖逆筑法邵根大工程实践

12、 29现代城市轨道交通2/2004MODERN U RBAN TRANSIT的能力,阻止边桩向内侧移。2.4.4内墙逆向接茬问题顶板和中间板施工时,在靠边桩的一侧,向下留有内墙预留钢筋,用作与下层内墙接茬。接茬施工时,应注意钢筋的焊接质量、新旧混凝土的牢固结合和混凝土灌注的饱满密实。2.4.5同时出现在同一断面上的钢筋接头问题由于分段施工的原因,会出现钢筋接头都处在同一断面的情况。为了保证钢筋接头的连接强度,采用挤压焊或接驳连接的方式,使钢筋接头的连接强度不低于钢筋的正常强度。2.4.6梁、板、柱节点、墙、板节点强度问题采用盖挖逆筑法施工的车站结构,交会于同一节点的各构件不是同步完成,要求节点

13、达到预期的工作状态,必须采用强固的构造措施,提高节点的强度和刚度。3对盖挖逆筑法,一要善待,二要善用综上所述,盖挖逆筑法用于修筑地铁地下车站的优点较多,其推广应用的空间还可以扩展。它的优点可以归纳如下。(1盖挖逆筑法通过分条、分段交替在地面施工,从围挡破开路面到恢复永久路面,可以一次性完成,此后施工均在地面下进行。天安门东站从路面破土到恢复路面交通仅用139天(不到5个月,如果车站整个工期按一年半(18个月计,则局部占用路面(仍维持地面交通的时间仅26%。如果采用盖挖顺筑法,修建临时路面要破开路面1次;把临时路面改为永久路面,还要破开路面1次,一共2次影响地面交通。(2在钢筋混凝土顶板、中间板

14、达到混凝土设计强度后,即能起基坑水平横撑的作用。它所具有的强大刚度,决非明挖基坑中所用的钢支撑可以相比。围护结构的稳定可使周围地面沉降得到控制,从而有利于保护周围建筑物的安全。而且,与明挖或盖挖顺筑时的基坑相比,可节省大量钢支撑,有明显的经济效益。此外,由于不用钢支撑,施工空间大,无障碍,便于使用挖土、装土和运土机械,提高施工效率。(3顶板和中间板的施工可以利用土模,土模技术易于掌握。一方面可以节省立模、立支架的时间,另一方面可以节省木材或钢模板。(4至于车站结构施工的安全、质量问题,只要对关键技术问题处置得当(操作上也可以达到,应该比其它施工方法更易控制,更易保证。(5围护结构的型式选择余地

15、较大。除人工挖孔桩、钻孔灌注桩、连续墙以外,咬合桩也是一种选择。(6车站施工除地面短期受雨雪天气影响外,大部分的工程量基本上在地面以下全天候施工完成。(7盖挖逆筑法适用于修建多层、多跨包括地铁车站在内的大型结构,为综合利用地下空间提供一种具有竞争力的施工手段。4结束语采用盖挖逆筑法修建地铁车站,只要采取的施工措施得当,组织安排严密,完全可以使占用路面施工的时间压缩到地面交通可以承受的程度。换句话说,地面交通管理部门同地铁施工部门密切配合,对地面交通作适当疏导和调整,尽量做到既不太影响地面交通,又给地铁施工单位创造必要的施工条件,那么,采用盖挖逆筑法修建地铁车站有可能在更多的地段和场合被推广应用

16、。收稿日期2004-02-26地铁车站施工采用盖挖逆筑法邵根大图6国贸站中柱的十字桩基础ABSTRACTSBuild a Metro Network of High Quality and Make a Full Use of It as the Major Means of Urban Passenger Traffic in BeijingLiu Qichen1 This article analyzes the development of the public traffic in Beijing based on the statistical data, advocates dev

17、eloping metro into the dominant means in urban transit, and put forward suggestions for building and operating a metro network.The Emerging New Type of Regional Intercity Rail Transit Argumentation and Planning of the Regional Intercity Rail Transit in Zhu Jiang Delta Jin Chenhu4 This article mainly

18、 presents the arguments of the specialists re-garding with the planning of the intercity rail transit in Zhu Jiang Delta.AC Transmission Vehicles Domestically Made and Evaluation of Their Traction Performance Lu Yang, Zhang Bo8 This article presents domestic vehicles for urban rail transit and the b

19、asic parameters and test results of two types of vehicles and evaluation on their performance.Characteristics of Air Conditioning for Dalian No.3 LRVSun Monan11 With introduction of keeping the car inner in comfort, the selec-tion of interior and exterior air parameter, the calculation of refrig-era

20、tion power and the ventilation quantity, the organization of air current, the simple principle and the noise of the air conditioning system, etc.Localized Jacking Technology and Equipment for the Train in Fixed Formation Wen Qibo15 This article presents stationary pit lifting jack for the uncoupled

21、train in fixed formation, explains through comparison the advantage of the pit lifting jack over the two types of the conventional ground lifting jacks, and emphasizes the necessary conditions for using the stationary pit lifting jack.The Research and Development of Copper and Copper Alloy Contact W

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23、the quality has reached a high level. They are now widely used on some of the railway lines, gaining fairly good benefits.Beijing Metro Ba-Tong Line and Its Electromechanical SystemsTang Jialong22This article reviews the construction and operation of Beijing Metro Ba - Tong Line and describes the ro

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