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1、城市地下空间建设新技术,2016年7月,全国注册土木工程师（岩土）继续教育必修教材,12.1 概述 12.2 技术介绍 12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程 12.4 工程应用上海地铁世纪大道四线换乘枢纽站工程 12.5 总结,第12章 大型地铁枢纽站改扩建技术,12.1 概述,以上海地铁徐家汇枢纽站工程、上海地铁世纪大道四线换乘枢纽站工程为例，详细介绍了大型地铁枢纽站扩改建技术。随着轨道交通的发展，地铁换乘站的需求越来越多，而在原有地下结构上进行改建扩建亦是大势所趋。,12.2 技术介绍,利用原地下车库改建技术、超深基坑施工技术、大面积利用既有地下空间改造建设地铁车站的系列设计与施工技
2、术、利用地下空间向下加层扩建的暗挖技术、低净空条件下先插后喷型钢旋喷桩围护结构施工的IBG工法、全方位压力平衡高压喷射注浆工法、低净空条件下的环境微扰动静压桩施工技术、运营地铁车站大面积单侧卸载技术、运营地铁隧道上方大面积卸载技术、运营地铁隧道单侧卸载技术、运营地铁车站结构大面积微损开洞技术及地铁车站半幅顶板逆作施工方法等。,3.1 工程概况,“环港汇”设计方案在港汇广场北侧路下3层地下室改建为地下2层的9号线车站，在港汇广场西侧的恭城路建地下5层的11号线车站，在西北角成“L”型相交，可形成2线的站台换乘。9、11号线与1号线的换乘则通过港汇广场的地下1、2层换乘大厅实现。徐家汇枢纽三线换乘
3、枢纽站工程包括9号线车站、11号线车站、换乘大厅和换乘通道3大工程。,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.1 工程概况,地铁徐家汇枢纽站3线换乘“环港汇”方案,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,9号线,1号线,11号线,暗挖法新建换乘通道,港汇住宅楼停车库,东方商厦,港汇商办楼,港汇商办楼,联华超市,衡山路下立交,名店运动城,盖挖法新建付费区换乘厅,环港汇换乘枢纽站效果图,8,3.2 9号线车站,9号线车站呈东西走向，东临华山路，西端位于恭城路以西的大宇开发地块内，站位设于港汇商场与港汇公寓之间的车行道下，为地下二层一柱两跨结构型式。车站长237.6m，宽22.8m。 该
4、车站工程是国内首次利用已建地下空间改建而成的车站，即利用原港汇广场1719轴的地下车库改造而成。原港汇广场1719轴为柱间距11.4m的框架结构，地下三层层高分别为5.2m、3.8m、3.9m。地下一层车库改作站厅层，拆除下二层楼板，竖向打通地下二、三层作为站台层。 车站东侧不设端头井，将地下室围护外土体加固后盾构进洞，并留盾壳在接头处，盾构拆散运出后洞圈处浇圈梁止水。,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.2 9号线车站,9号线地铁站剖面图,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.3 11号线车站,11号线车站位于港汇广场西侧，总长204.8m，宽21.6m，为地下五层结构
5、，深25.8m。车站地下一层为站厅层，地下二、三层为通风空调机房和补偿港汇车位，地下四层为车站设备层，地下五层为站台层。11号线可通过港汇广场内的付费区换乘大厅换乘1号线；9、11号线可通过站台间楼扶梯换乘，也可利用站厅共用付费区换乘。 车站主体采用明挖顺筑法施工，围护结构采用1m厚46m长的地下墙，墙趾插入4层粉质粘土中，插入比为0.74；沿基坑深度设置七道混凝土或钢支撑；坑底采用旋喷桩加固和深井降水。,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,11号线车站横剖面图,12,3.4 换乘大厅和地下通道工程,1、9和11号线换乘大厅设在港汇广场东南侧， 1、9号线换乘通道利用港汇广场地下室改建
6、。换乘通道净尺寸长度66.2m、宽度16.6m，开挖深度10.33m12.51m，顶板覆土1.58m3.01m，底板厚度1.4m，内衬为1m。换乘通道北段连接港汇地下商城二层，南段连接1号线徐家汇车站地铁商城的地下二层。换乘通道施工采用咬合桩施工技术、切割工艺拆除既有结构的施工工艺。,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.4 换乘大厅和地下通道工程,换乘大厅采用在原地铁商城地下盖挖加层施工实现，净尺寸为67.25m31.4m，盖挖加层深度为-1.760m-6.91m，其东侧紧邻正运营的1号线徐家汇车站的地墙。地下加层施工涉及到的结构托换、盖挖加层在狭小地下空间内的施工技术、通道与地下
7、室接口连接的结构处理、向下盖挖加层对已运营的1号线现有结构的保护及衡山路下立交等关键性施工技术。,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.5 9号线车站工程利用原地下车库改建技术开发应用,车站改造施工包括结构凿除和结构加固，施工必须确保工程安全和环境安全。经理论研究、施工方案比选、设备研制、工程施工和监控，成功解决了工程中面临的技术难题，并形成了一系列的创新技术，且实现两项专利：“将既有地下空间改造成为地铁车站的施工方法”发明专利（专利号：ZL 200510026628X）和 “兼作城市道路基层的地下结构顶板伸缩缝防水结构” 实用新型专利（专利号：ZL2008 2 0150401.5）
8、,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.6 既有结构拆除的碳纤维加固和机械化施工技术,为确保既有地下结构改造后的安全性和耐久性，在切割混凝土施工前，既有结构的部分板、柱、梁采用粘贴碳纤维进行加固。为减少施工时对商场及周围环境的影响，结构楼板的拆除采用切割工艺。港汇广场地下室及车道板切割面积达7000m2，根据结构的厚度选择不同的切割方式，其中楼板、车道板采用碟锯切割，主次梁采用绳锯切割。,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.6 既有结构拆除的碳纤维加固和机械化施工技术,楼板碟锯切割,梁体绳锯切割,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.7 不同建设期地下结构的变形
9、控制技术,港汇广场共分四期建设，各期建设结构间均设置了变形缝，底板下设置了等长度的桩基，利用其地下室改建成9号线车站部分横跨一期与三期工程。考虑到港汇广场地下室建成使用已逾10年，分期建设结构的差异沉降已趋稳定。故根据轨道交通使用要求，将此处沉降缝改为刚接。 实施中凿除了下一层板范围所有的变形缝结构并浇筑了刚性楼板，底板作了局部接缝改造并增强了防水措施，顶板地面处港汇广场中央大道则未作改造。,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.7 不同建设期地下结构的变形控制技术,（a）改造前,（b）改造后,底板变形缝改造详图,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.7 不同建设期地下结构
10、的变形控制技术,底板下设有800钻孔灌注桩，桩底进入2层粉质砂土中5m。控制车站新建段与港汇地下室的沉降，等密度同深度的钻孔灌注桩。 新建车站与港汇广场原结构的相接采用了原结构先托换后连接的方法，即先在梁底设置609钢支撑做顶撑托换，然后从上至下对侧墙体进行切割，再浇筑新的框架结构。设置了特殊处理的Z字型传力构件，横向支撑点设于纵向框架梁处。,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.7 不同建设期地下结构的变形控制技术,连接段接头施工,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.8 既有结构底板防杂散电流改造技术,地铁杂散电流导致混凝土主体结构中钢筋的腐蚀在本质上是电化学腐蚀，缩短
11、钢轨及其附件的使用寿命，还降低了地铁钢筋混凝土主体结构的强度和耐久性。 为满足杂散电流的防护要求，地下结构横向和纵向钢筋需相互焊接，形成一个庞大的等电位法拉第笼。为防止电流向港汇广场结构其他部位扩散，改造中凿去既有底板面层后重新浇筑了新钢筋混凝土层其内部钢筋按杂散电流防护要求焊接，收集的杂散电流通过车站端部的排流端子排出。,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.8 既有结构底板防杂散电流改造技术,改造后底板断面图,排流端子组装图,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.9 区间隧道接入既有地下空间结构技术,区间隧道接入既有地下空间需重点解决回填土的加固和港汇地下室外墙开洞后与
12、盾构隧道的连接，具体施工步骤如下： 1）采用双高压旋喷桩加固侧墙与围护桩间隙土体； 2）在地下室与围护桩间间隙实施图示范围圈梁并预埋钢环，待结构达到强度后凿除港汇地下室侧墙及下二层板，侧墙开孔尺寸以满足限界要求的最小尺寸为宜； 3）盾构切削地下室钻孔灌注桩围护结构后进入地下室外侧，保留盾壳，拆除盾构机内部设备及刀头； 4）以盾壳作为外模，地下室外侧植筋后现浇钢筋混凝土区间结构，将管片与地下室、圈梁连接成整体。,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.9 区间隧道接入既有地下空间结构技术,现浇圈梁及预埋钢环示意图,盾构进洞示意图,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.10 地铁
13、运营对物业影响评估与环境保护,轨道交通运营后所产生振动和噪声对港汇广场影响是车站设计中必须考虑的问题。为此，轨道结构采用浮置板道床，车站采用屏蔽门系统，墙面和站台下部采用高效吸声材料。,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.11 11号线车站工程超深基坑施工技术,车站主体结构采用地下连续墙作为基坑的围护结构，明挖顺筑法施工，地下墙与内衬墙一起作为使用阶段的侧墙。 车站站台中心线处基坑深度约25.8m，端头井处基坑深度为约27.5m，属超深基坑工程。车站围护结构采用1000mm厚46m长的地下墙，墙趾插入4层粉质粘土中约0.8m，插入比为0.74。 共用端头井为地下五层结构，西风井为地
14、下三层结构，一深一浅基坑采用的同步开挖的方式。端头井处基坑深度为约27.5m，围护结构采用1000mm厚48m长地下墙，墙趾插入2层粉细砂中约0.2m，插入比为0.7，沿基坑深度方向设置八道钢支撑。,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.11 11号线车站工程超深基坑施工技术,超深基坑横剖面图及端头井,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.11 11号线车站工程超深基坑施工技术,11号线车站开挖深度为24.71m，为地下五层结构，由于纵向紧靠港汇广场高层建筑，为控制变形，采用3道逆做楼板撑加2道钢支撑形式的半逆做法施工，坑底采用旋喷桩加固和深井降水，并根据“合理降水，按需降
15、水”的原则进行承压水治理。车站深基坑开挖和主体结构施工中，深基坑围护变形小于4.5cm（0.2%开挖深度）；在与9号线车站共用端头井结构封底施工中，围护变形3.3cm，小于开挖深度1.5，地层沉降最大1.8cm；西风井基坑工程完成施工后，围护结构位移15mm，小于开挖深度的1.5，地表沉降最大12mm，小于开挖深度的1. 。,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.12 换乘大厅利用既有地下室结构向下暗挖施工技术,换乘大厅设在地铁1号线西侧，利用原地铁商场向下暗挖而形成。 原地铁商场南北两侧围护采用800mm厚地下墙，地下墙深20m；东侧为车站主体侧墙，采用800mm厚地下墙加350m
16、m厚内墙，地下墙深33m；西侧为预制350mm厚混凝土板桩，深13.5m。加层后结构底板埋深约11.9m。因此，可利用原东、南和北三方向已有的围护结构，西侧下一层底板下加作围护墙。,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,地铁商场,明挖法建设换乘通道,接收井,原有通道,盖挖加层建设换乘大厅,3.12 换乘大厅利用既有地下室结构向下暗挖施工技术,虹桥路,华山路,肇嘉浜路,衡山路,31,为满足地铁1号线和9、11号线之间付费区直接换乘的要求，需在1号线地铁商场向下加层作为付费区换乘厅 为避免施工期间对虹桥路的地面交通和管线的影响，利用既有结构顶板作为天然盖板进行暗挖加层。,3.12 换乘大厅利用既有地下室结构向下暗挖施工技术,3.12 换乘大厅利用既有地下室结构向下暗挖施工技术,利用既有地下室结构向下暗挖施工流程,12.3 工程应用上海地铁徐家汇枢纽站工程,3.12 换乘大厅利用既有地下室结构向下暗挖施工技术,
