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1、1上海地铁 4 号线工程上海体育馆站换乘方案设计提 要：在上海闹市区，地铁 4 号线线路将穿越已建地铁1 号线上体馆车站，以实现两线站台 T 型换乘。项目关键是有效换乘及穿越施工方案安全可行。设置换乘自动扶梯及共享站厅层，提高换乘效率；仔细 分析 原车站在穿越施工中的沉降与抗沉降因素，提出多重安全措施，使穿越更有把握。关键词：地铁 4 号线 T 型 换乘穿越已建结构Abstract: I In Shanghai downtown area,Shanghai Line 4 will get through the existing Shanghai Stadium Station of Metr
2、o Line 1 to achieve the T interchange. Since the high efficiency interchange and the crossover tunneling are the two key points in this project to be safely feasible. To improve the interchange efficiency, a pair of escalator is to be equipped and one concourse is to be shared by either line. To mak
3、e the crossover tunneling more assured, the factors of settlement and resistance to settlement are carefully analyzed with multisafety 2measures put forward.Keywords: Metro line 4,“T” Interchange, tunneling cross over the existing civil structure.1总则1.1工程概况地铁 4 号线上海 体育 场站位于零陵路漕溪北路丁字路口，东西向设置，与上海地铁 1
4、号线上海体育馆站丁字相接。本换乘段位于此丁字路口。地铁 1 号线上海体育馆站呈南北向布置，该车站长232m，宽 22m，上覆土 2m，底板埋深 14.4m，坐落在1 层灰色粉砂土上；其下 21.026.9m 是2 层 灰色软质粘土，再下面是3 层灰色粘土。该车站以 800mm 厚、 26.0m 深的地下连续墙作围护结构，墙趾处采用了注浆加固，隔水效果较好，在施工期间仅采用了坑内降水。结构顶板厚 700mm,底板厚1000mm，内衬墙 350mm 厚，与地下连续墙 共同受力。该车站在漕溪北路零陵路丁字路口处共有三个出入口，其中两个出入口将给本换乘段施工带来 影响 。3该车站东侧有上海体育馆，西侧
5、毗邻华亭宾馆和漕溪北路高层住宅群，各高层之间净距为 25m，20 世纪 70 年代初建成。另外，车站上面有高架道路，东、西两侧 交通 相当繁忙；道路下面有大量的地下管线，在本换乘段东侧有500、700 煤气管各一根、700 雨水管一根、35kV 电缆及若干上水管与电话电缆；西侧除有许多一般的管线外，还有 30 路国际通信电缆，其重要性不言而喻。地铁 4 号线线路将从该车站下穿过，形成与地铁 1 号线车站的站台直接换乘节点，并在地下一层与地铁 1 号线车站形成共享站厅层。1.2目标与任务虽然，当初该站的建设并未为本换乘节点做任何预留措施，但是，要真正使本换乘节点在今后发挥正常的换乘功能，我们仍然
6、有责任去发掘一切工程可行的方案，并努力将其付诸实施。出于这样的思考，本方案的设计，始终是围绕着换乘节点的设计优化与工程可行性这两个重点及其相结合而展开的。因此，诸如：提高站台之间的换乘通过能力、缩短换乘距离、共享站厅层与出入口、提高换乘服务水平与施工期间如4何保证地铁 1 号线的正常运营、保证漕溪北路高层的安全、避免或减少对地面交通及地下管线的影响等等因素都是被综合在一起来考虑的。本项目的中心点是穿越没有预留措施的地铁车站并形成换乘节点，这在国内还是首例；而项目的实施又有如此多的环境约束条件，这在工程设计、施工领域内也是极富挑战性的；对于城市地下轨道交通规划如何去适应 现代 城市的高速 发展
7、，本项目的实施将提供一种新的解决办法，具有开创性的价值，所以，它又是极有意义的。1.3设计宗旨以人为本、安全可行。1.4存在矛盾（1） 节点换乘通过能力与上、下行线间距及漕溪北路两栋高层之间距离的矛盾；（2） 穿越原车站所需的有利施工空间与地面交通、地下管线及地下障碍的矛盾；5（3） 穿越施工、原结构地基卸载、原车站结构保护及地铁正常营运的矛盾。1.5基本对策一家有难，多家分担；化集中的风险施工为分散的常规施工。2线路方案地铁 4 号线线路由东向西，经过该车站（14m 站台）时，线间距由 17.2m 缩 至 12.0m,在穿越漕溪北路两栋高层时盾构外侧与高层桩基之间的净距约为 1.7m。由于利
8、用了上、下行线路曲线先后起弧的办法，使换乘交点处的线间距达 16.5m，从而为建筑专业在换乘节点处布置上、下行自动扶梯、提高换乘通过能力创造了空间条件。2.1西侧方案6取消西侧盾构工作井。当盾构到达原车站地下墙时，拆除盾构内主要设备，加强原盾壳，在盾壳内向外作法向劈裂注桨或水平冰冻法地基加固，然后拆除大刀盘，用月牙形钢板封堵楔形缺口（由于非正交相接）。在原地下墙上植筋，用高性能混凝土将盾壳内无管片区间一次浇筑成圆衬砌。待混凝土达到强度后，与来自东侧的作业同步，分步凿除洞口原西侧地下墙，用钢板衬加强洞口连接并作防水处理。2.1.1 方案特点（1） 对西侧地面交通、地下管线，尤其是 30 路国际通
9、讯电缆线路无影响；（2） 消除工作井施工及盾构进出洞给相邻两栋高层带来的施工风险，将原土建的施工风险转化为机械专业的正常作业，可节约费用约 500 万元，估计缩短工期 6 个月；（3） 由于原号出入口挡土墙 550 的钻孔灌注桩在深度方向侵入离区间约 2m,水平方向影响约 15m，成为北线盾构到达的障碍。2.1.2对策7（1） 委托进行地下障碍物探等调查 研究 ，摸清事实。（2） 在原号出入口内进行垂直/斜向注浆或水平冰冻法地基加固，加固范围包括原西侧地下墙外侧和障碍桩端的周边。利用下述中段方案的空间条件对该范围作补充加固，然后对该西侧地下墙开孔，采用局部矿山法逐根凿除桩端，再回填空间，封堵孔
10、洞，迎接盾构的到达。2.2东侧方案原车站东侧有地面 3 车道（局部 2 车道）及非机动车道，车道总宽约 14m。地下有 500，700 煤气管各一根，700雨水管一根，35kV 电缆及若干上水管与电话电缆，还有原号出入口通道。新车站基坑为地下三层，开挖深度达 21.4m。本方案将基坑紧靠原车站东侧地下墙布置。为此，需临时搬迁道路与小型电缆；将煤气管、上水管临时上翻改道至高架桥墩边；局部切断、封堵雨水管， （或在其上游预设旁通管）使雨水暂时改道，临时支托保护 35kV 电缆多孔管。留出 11m 宽的临时便道，弯道半径大于 40m。由于该段道路处于零陵路口，道路回旋8余地大，可以留出宽约 27m、
11、长约 130m 的端头施工场地。其中，27m 宽的施工场地已考虑了新车站换乘段与主结构先后施工挡土结构的搭接空间，而施工机械也有必要的回旋余地。该换乘段采用逆筑法施工。2.2.1临时改道完成后即进行如下换乘段顶板施工作业（1） 在原地下墙边，部分凿除原号出入口通道的顶底板，利用 850 三台 SMW 钻机泥浆护 壁孔，深度达 30m，深于原地下墙脚，分别插入四根 800/t20mm 的钢管，再用先进的液压锤打桩机将它们打入第2 层，约 50m 深，然后置换管内泥浆，灌入混凝土，形成钢管混凝土桩柱，作为原车站结构的托换支承，单桩允许承载力约为 600t；同样，打入另四根中柱支承桩，以形成该段逆筑
12、法的中心支承，也作为今后的车站中柱。（2） 采用改 进型 SMW 工法，即在搅拌孔内插入800/t1620mm 的钢管，间距 1000mm,钻进深度 30m，钢管长 40m，未钻进部分采用液压锤打桩机，打入第层，形成挡土墙下趾点嵌固。9（3） 基坑内采用深层搅拌桩加固，障碍物下采用深层旋喷桩加固，以减少开挖引起的地面位移；基坑底下约 8m 采用旋喷桩或深层搅拌桩满堂加固，以应付原车站地下墙插入深度相对不足带来的基坑端头稳定 问题 。（4） 在距原 车站东 面约 1417m 处，做东侧坑内横向临时挡土墙一道，从而形成首次开挖深约 3m 基坑的条件。（5） 暴露 35kV 电缆管（在其两侧各增加一
13、根 800 围护钢管，外侧布定喷桩止水）设钢梁悬吊电缆管。（6） 紧靠原车站开挖深约 3m、纵向两跨、长约 17m 的梯形基坑，施工新车站的顶板及托换大梁，包括在原车站结构上植剪力钢筋、预设无粘接塑料管及内外对拉高强螺栓。顶板末端固定临时挡土墙。（7） 恢复地下管线，再恢复该段地面道路与交通，将施工范围转移到零陵路上，准备主体车站挡土墙及结构顺筑法施工。（8） 利用主体车站第二跨及其以东的顺筑法空间与预留孔，完成该段顶板以下的逆筑法支撑、开挖作业。10（9） 回筑内衬。各层楼板、内衬与原车站结构植筋联接，布置对拉高强螺栓。（10） 在原车站东侧内衬墙平面内用钢筋混凝土结构临时封堵原号出入口，用
14、钢结构加强原号出入口，以保证内衬墙作为临时大箱梁腹板所应有的抗剪能力。加上主体车站的顺筑法施工，可形成与原车站紧密相接、具有托换支承能力的新车站整体结构。它既可分担原车站由卸载所转移的内力，又为中段施工创造了安全、便利的施工空间。2.2.2方案特点（1） 紧贴原车站施工，既可对原车站进行结构托换，又可为中段施工创造安全、便利的施工空间；（2） 施工 方法 简单，质量易保证，工期易控制，造价相对便宜；（3） 新 车站建成后可 缩短并加宽下三层 T 型换乘的水11平通道，提高服务水平；（4） 可直接利用原下一层出入口通道，形成两站共享站厅层，便于两站乘客的站厅层换乘与新站乘客穿越漕溪北路；（5）
15、缩短新车站的占地位置，减少周边影响，节约工程投资；（6） 施工期间将影响漕溪北路东侧的部分交通与地下管线。2.2.3采用改进型 SMW 工法的理由：（1） 该段施工场地狭小，工期紧，地下障碍物多；（2） 需拆除场地内的部分原出入口，深度达 7m，钻孔灌注桩深度达 16m，拆除后场地土体扰动剧烈；（3） 该方法布置灵活，可避开无法搬迁的管线，施工速度快，对环境影响小，隔水效果好，对扰动土不敏感，且可与坑内地基加固及支承桩施工共用机具设备；12（4） 采用打桩机打入未钻进部分的钢管，可发挥现有SMW 设备 的隔水潜力，以适 应更深基坑的支护要求；（5） 钢管内水泥土呈三向应力状态，钢管又为闭口截面
16、，组合墙身抗弯刚度大，还可通过改变钢管壁厚来调节不同深度处的抗弯能力。2.3中段方案这里遇到的穿越问题与穿越一般的铁路线不同，原车站结构有相当的刚度；另一方面，地铁运行对沉降的要求也更高。为此，本方案进行了多工况的沉降因素与抗沉降能力的分析，即：将原车站作为弹性基床上的大箱梁、作用有基本的实际荷载， 计算 部分地基土被削弱或被掏空所引起的结构附加内力和附加位移。由于采用了特殊工况与背景工况相减的计算方法，避开了计算结果的不确定性，获得了较为可信和理想的结果。通过这种构思与计算的交互发展，确定了以下方案。先期在原车站内垂直向下对原车站下1 层灰色粉砂土体进行地基的防渗与加固处理（可采用冰冻或其他有效的加固方法），深约 8m，进入2 层灰色粉质粘土中，加固后土体应能基本自立，开挖面基本不渗水并形成两侧隔水帷幕。利13用东侧逆筑法提供的工作空间，采用三组高为 5.8m、宽约为8m 的
