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1、都市快轨 交通 第2 3卷 第2期 2 0 1 0 年 4月 j “ H 土建技术 I d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 6 7 2 6 0 7 3 2 0 1 0 0 2 0 2 0 地铁车站施工工法的优化选择 常瑞杰 ( 中铁十六局集 团有 限公 司 北京 1 0 1 1 0 0 ) 绍北京地铁 1 0号线二期莲花桥车站主体 优 化 选择过 程 ， 通 过 对 明挖 法 、 盖挖 法及 浅 分析 比对， 综合 考虑各种施工工法对周边 ，最终确定了车站主体结构的施工工法。 铁 车 站施 I ， B A 洞 桩 法 U 2 31 3 1 6 7 26 0 7 3
2、( 目前 ， 我 国已步人 了地铁 的高速发 展期 ， 大量新建 轨道线路设置在 交通 繁忙 区域 、 繁华 地 段及 既有 建筑 物 、 构筑物 附近 ， 已成为不 可避免 的实际 问题 。这就要 求地铁施工工法的选择既要保证地铁施工 自身的安 全 ， 又要保证地铁线路周边环境 的安全 ， 同时还要 最大 限度地减小对周边环境 的影 响。下 面介 绍北京 地铁 l 0 号线二期莲花桥车站在复杂 的周边环境 限制下施 工工 法优化选择 的过程 ， 希 望能 对类 似工 程 提供设 计 和施 工方面的借鉴 。 1 工程概述 北京地铁 1 0号线二期莲花桥车站呈南北向布置， 车站主体 结构为地下
3、2层 3跨 、 拱 顶直墙 框架结 构 ， 车 站主体结构长度约 1 8 4 0 i n ， 标准段 宽 2 1 9 m， 站 台宽 度 1 2 m， 底板埋深 约 2 5 2 m， 顶板覆 土厚 5 6 9 6 I n 。 1 1 工程地质水文条件 1 1 1 工程 地质 本次勘察揭露地 层最 大深度 为 4 3 m， 除表 层人 工 填土外 ， 勘 察深度 范 围内主 要为 第 四纪松 散沉 积 物及 第 三纪基岩。根据 地层 沉积 年代 及成 因类 型 ， 将本 工 程 场地勘 探范围内的地层划分 为 四大层 ： 人工堆 积层 、 第 四纪新 近沉积层 、 第 四纪 晚 更新 世 冲洪
4、积层及第三 收稿 日期 ： 2 0 0 9 1 2- O 3 修 回日期 ： 2 0 1 0。 0 1。 0 4 作者 简 介 ：常 瑞 杰 ， 女， 高 级 工 程 师 ， 从 事 地 下轨 道 工 程 研 究 c o ng en wei s in a c om 纪长辛店组碎 屑 岩。本 站范 围 内的土 层主 要包 括 ： 粉 土层、 粉细砂 层、 圆砾 层、 卵石圆砾层 、 卵 石层以及砾岩层 ， 局部为泥岩， 层。 1 1 2水文地质 勘察钻孔最大深度 4 3 m， 在勘察深度范 围内揭露 1 层地 下水 ， 其 类型为 层 间潜 水 ( 二 ) ， 详 细情 况为 ： 勘 察 钻孔中
5、未发现上层滞水， 但 由于拟建场地现状有市政 绿化 地 ， 且 场地 内地下布有上下水 管道 ， 存 在绿地灌 溉 及管 道局部 破损渗 漏 的情 况 ， 故 施工 时不 排 除多处 存 在上 层滞水的可能 。 层间潜水 ( 二 ) 水位埋 深为 1 2 5 21 7 9 0 m， 水 位 标高为 3 2 9 63 0 3 6 m， 含水层为卵石层及强风化 砾岩层 ， 水量不大， 其水位变化主要受下伏隔水层基 岩 面起伏 变化影响 。 1 2周边环境及管线情况 1 2 1 周 边环 境 莲花桥 车站位 于莲 花桥 北 侧 ， 站位 西 北角是 空 军 大 院 ， 东北角是京都 信苑饭店 和西
6、客站 电话 局 ， 东南 角 是西客站 区 ， 西南 角是华宝大厦和莲花小 区。周边有 3 大长途汽车站及 3 条高速公路， 同时紧邻北京西站 ， 交 通十分繁忙 ， 是北京 四大交通堵点之一 。 1 2 2管线情况 莲花桥 车站站 体周边管线众 多 ， 涉及 到雨污水 、 电 力、 通信 、 燃气 、 公联管线 、 给水管线 、 路灯等各类管线 3 0余处 ， 其中 西 l 0 0 0 m m以上 8 条 ， 距离结构 1 0 0 0 m m 以内的 4条 。 2 车站主体可采用的施工工法 2 1 明挖法 明挖法是各 国地 下 铁道 施 工 的首 选 方法 ， 在 地 面 交通和环境允许 的
7、地方通常采用 明挖法施 工 。它具 有 施工作业面 多 、 速度 快 、 工期 短 、 工程质 量 易保证 和 工 程造价低等优点 ， 但对城市 生活干扰 大 ， 因此其 应用受 U R B A N R A P I D R A I L T RAN S IT。 蹙 ll 都市快轨交通 第2 3卷 第 2期 2 0 1 0年 4月 到各种因素的限制 ， 尤 其是 当地 面交通 和环境 不允许 时 ， 只能采用盖挖法或新奥法 。 明挖法施 工主要 分为 围护结 构施工 、 站 内土方 开 挖 、 车站 主体结构施作 、 回填上覆土 和恢 复管线 4个部 分 。根据不 同的地质条 件 、 车站结 构
8、的大 小 以及 基坑 深度 ， 明挖法 的 围护 结构可 采用 地下连 续墙 、 锚 杆 、 钻 孔桩加旋喷桩止水、 S M W 水泥土加型钢等。采用地下 连续墙围护 结构 的明挖 法修 建 地铁 车站 的施 工 流程 为： 地下连续墙围护结构施工一内井点降水或基坑底 土体加固一开挖上层土体设 置上层钢 支撑一开挖 中间 层土体一设置 中间层钢支撑一最后 开挖底层土体一浇 注底板混凝土结构一拆除 中间层支撑一浇 注车站混凝 土结构一拆 除顶层支撑一浇注车站顶板 混凝土结构一 回填土体 。 2 2盖挖法 盖挖法是 由地面 向下开 挖至 一定深 度后 ， 将 顶盖 封闭， 恢复原地貌， 其余的下部
9、工程在封闭的顶盖下进 行施工， 下部结构可采用顺作或者逆作法进行施 工。 在城市 繁忙地带修建地铁车站时 ， 往往要 占用道路 ， 影 响交通 。当地铁 车站设 在次 干道上 ， 允许 在一段 时 间 内封闭部分车道 ， 只需保证其他车道具有一定交通流 量时 ， 可选用盖挖法 。 盖挖法 的基 本施工 流程 为 ： 施作 车站 内临 时支 承 桩一施 工地下连续墙 围护结 构一 注浆加 固地 下连续墙 墙趾一加 固地基与基坑底土体一第 1 层钢 支撑抽槽设 置一 开挖第 1 层土体一安装 第 2层钢 支撑一 车站顶板 立模、 绑扎钢筋和浇注混凝土一顶板覆土、 埋管和路面 浇注一 暗挖第 2层土
10、体一第 2层 钢支撑下 移至第 3层 安装 、 第 4层钢支撑安装一 中楼板 立模 、 绑扎 钢筋和混 凝土浇注一分小段暗挖第 3层土体一第 4层钢支撑逐 根移至第 5层安装一底板混凝 土浇 注。盖挖 法施工分 为盖挖顺作法 和盖挖逆作法 。 2 2 1 盖 挖顺 作法 盖挖顺作法 是在地 表作业 完成 挡土结 构后 ， 以定 型的预制标准覆盖结构 ( 包括纵 、 横梁 和路面板 ) 置于 挡土结构上维持交通 ， 往下反复进行开挖 和加设横撑 ， 直至设计标高 。由下而上依 序施工主体结构 和防水措 施， 回填土并恢复管线或埋设新的管线。最后， 视需要 拆除挡上结构外露部分并恢 复道路 。 2
11、 2 2盖挖逆作法 盖挖逆作法是先在地表面 向下做基坑 的维护结构 和 中间桩柱 。和盖挖顺 作法 一样 ， 基 坑维 护结构 多采 用地下连续墙或帷幕桩 ， 中间支撑多利用主体结构本 身 的中间立柱 以降低工程造价。随后即可开挖表层 土 体至主体结构顶板地面标高， 利用未开挖的土体作为土 模浇注顶板 。顶板可 以作为一道强有 力的横 撑 ， 以防止 维护结构向基坑 内变形 ， 待 回填土后将 道路复原 ， 恢复 交通。以后 的工作都是在顶板覆盖下进行 ， 即 自上而下 逐层开挖并建造主体结 构直至底板 。如果 开挖面积较 大 、 覆土较浅、 周围沿线建筑物过于靠 近 ， 为 防止 因开挖 基
12、坑而引起邻近建筑物的沉陷， 或需及早恢复路面交 通， 但又缺乏定型覆盖的结构， 常采用盖挖逆作法施工。 2 3 浅埋暗挖法 浅埋暗挖法是按 照新 奥法 原理进 行设计 和施 工 ， 以加 固、 处理软弱地层 为前提 ， 采 用足够刚性 的复合衬 砌 ( 由初期支 护 、 二 次衬砌及 中间防水层所组 成 ) 为基 本支护结构的一种 用于软 土地层 近地表隧道 的暗挖施 工方法 ， 它以施工 监测 为手段 ， 指导设 计 与施 工 ， 保 证 施工安全 ， 控制 地表沉 降 。浅埋 暗挖法 施工 的指 导方 针是“ 管超 前 、 严 注 浆 、 短 开挖 、 强 支 护 、 快 封 闭 、 勤
13、量 测” 。与明挖法相 比， 浅埋暗挖法的最大优点是避 免了 大量拆迁 、 改建工作 ， 减少 了对周 围环境 的粉尘污染 和 噪声影响 ， 对 城市交通 的干扰小 ； 其 缺点是地下作业 风 险大 、 机械化程 度低 。选用 浅埋 暗挖法 应考 虑 的基 本 适用条件有 ： 不允许 带水作业 ， 开 挖面具有一定 的 自立 性和稳定性 ， 是浅埋地铁车站 。 3 施工工法的选择 3 1 原设计方案 鉴于莲花桥车 站特殊 的地 理位置 及管 线情况 ， 如 采用明挖法或盖挖法 ， 均涉及 到占掘路 、 交通导改 和管 线改移 ， 在管线改移数量相 同的情况 下 ， 为尽可能地 减 小对周边交通
14、的影 响 ， 原设 计方 案采用 半 幅倒 边盖 挖 逆作法施工 ， 施工工艺如表 1 所示。 3 2 管线改移问题 莲花桥站主体结构采用盖挖法施工 需要改移 的东 西 向重大管 线有 3条 ： 北侧横穿西三环 的 D N 1 8 0 0雨水 管 、 2 0 0 0 m m 2 0 5 0 m m的电力 隧道 ， 南 侧 横 穿西三环 的 D N 1 7 5 0雨水管 。雨水管改移采用顶管法施工 ， 电力 隧道改移采用暗挖 法施 工 ， 上述 两种施 工工 法均需 要 设置施工竖井。莲花桥桥区及附近管线密集 ， 设置竖 井将引起新 的管 线改 移。同时 ， 竖井 的设置将 占用 西 三环辅路
15、， 由于该 区域东西两侧均 为部队大 院 ， 不 满足 交通导改的要求， 势必会加剧该路段的交通压力。 地 铁车站 麓工工 法的优化选 择 表 1 半幅倒边盖挖逆作法施工工艺 2 3 4 5 6 ， 项板桀顶 扳 f 1 lr 薯誊 第 1步 ： 交通 导改 ， 封 闭半 幅道 路 ； 破 除 路面， 清除表土； 施工 钻 孔 灌 注桩 、 基 础 桩 及钢 管混凝土柱 第 2步： 开挖 盈颁 板 以 下 。 施 工 桩 顶 冠 粱， 绑 扎 结 构预 梁及 顶 板 钢 筋 浇 注混 凝 土 施 作 顶板 防 水 及 保 护 层 。 施 作 支护 挡 墙 。 恢 复路 面及 交通 第 3步 ： 封 闭 另 外 一侧道 路 ， 用 同样 的 方 法完成 另半 幅围护 桩 、 支 撑桩 及 混 凝 土 钢 管柱 、 项粱和顶板 ， 最后 恢复路 面和 道路 交通 第 4步 ： 开 挖 负一 层 土 方 至楼 板 下。 施 工地 模 和 侧 墙 防 水 。 绑 扎 梁、 板 、 侧 墙 钢 筋 ， 浇注 中板 混凝 土 。 待 中板 混凝土达到 一 定 强度后 支立侧墙模 板及 支撑 体 系 最后 浇注侧墙混凝土 第 5步 ： 开挖 至钢 支撑下 0 5 m。 架设钢 支撑 第 6步 ： 开挖 基 坑 至基 地 ， 施 工底 板 垫 层 ， 覆 设底板 防水层 ， 施 工底
