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摘要:突破传统的设计理念,从目前国内地铁建设的实际情况出发,探讨一种新的施工设想-先让盾构通过车站形成轨行区,再进行车站其余部分施工。这样就充分利用了车站前期准备工作的时间进行盾构施工,可以有效缩短工期。
关键词:地铁;先隧后站;工期;盾构
1.问题的提出
目前国内的地铁建设如火如荼,各大城市在缓解地面交通的解决方法上都越来越倾向于选择地铁这种地下交通方式。在这其中,时间往往显得十分重要,体现在工程当中就是工期的问题。
地铁施工中,尤其是老城区,由于早年修建的地面建筑规划没有跟上,导致道路与建筑物错综复杂,给现在修建地铁带来很大难题,其中之一就是大量的拆迁工作,这项工作往往持续很长一段时间。如果采用现在通常的施工工序,即先拆迁地面建筑及各种受到影响的管线,然后修建车站的地下部分,最后施工行车隧道。这种传统的施工方案导致行车隧道往往只能在车站施工完成后进行,即行车隧道开工只能滞后于车站,浪费了宝贵的时间。
如果先施工行車隧道,或者至少行车隧道与车站其他部分一起开工修建,是否可行?
2.方案的提出
在我国现有的施工车站中主要以明挖为主,有的辅助有部分暗挖(矿山法)来通过特殊的地段。这主要是由车站的功能决定的。明挖隧道提供的空间多位矩形空间,有利于布置车站内的功能用房,能够充分展现以人为本的服务理念,提供了比较开阔的空间,减少给人的那种地下空间的压抑感;而暗挖(矿山法)隧道空间多为马蹄形,且一般都比较小,不利于车站内设备用房的布置,同时给人的感觉没有矩形空间好。所在在现在的设计中只有在车站位置受到一定条件限制的时候才采用暗挖法(矿山法)修建。
传统的明挖车站(参见图1)通常是地下二层、三层或者四层的明挖结构,施工的时候是先拆除受到影响的地面建筑物及管线等,然后由上向下施工车站主体部分。而盾构隧道为了减少盾构井的数量,通常一
图1 典型明挖车站横断面图(图中阴影部分为行车隧道)
次需要贯通几个区间,就存在盾构过站的问题,车站必须具备盾构过站的条件。
而如果采用盾构隧道作为车站的行车隧道(参见图2),那么就不用考虑车站与盾构施工的工序问题,可以考虑让盾构先行通过车站区域,然后等车站施工到位后,对车站部分的盾构区间进行扩挖以满足车站需要。这样就可以节省很多时间,充分利用车站前期的拆迁准备时间来进行盾构隧道的施工。
图2 以盾构作为行车隧道的车站断面图
3.方案研究
3.1 可行性
先修建盾构隧道,然后扩建车站,从技术上来讲是完全可行的,国外的工程实例不少,只是表现的形式不同。在国外应用先隧后站工法较多的国家是前苏联,其次英国、法国、日本也有应用。
在车站限界设计上,先隧后站工法较常规车站有所不同。采用盾构隧道作为车站部分的行车隧道后,行车隧道的净空没有常规车站的大(参见图3和图4)。
图3 区间盾构隧道建筑限界图
图4 车站矩形隧道建筑限界图
这主要是由于车站部分的行车净空比区间部分的行车净空要布置更多的设备:一是广告灯箱,主要考虑运营后车站的经济效益;二是轨顶排风道,主要是列车需要在站内交换能量。如果采用区间盾构作为车站部分的行车隧道,上述两者的布置都将受到严峻挑战。
图5 盾构作为车站行车隧道的建筑限界图(阴影部分为风道)
仔细研究这个问题,可以发现,对于广告灯箱的布设,可以暂时不予考虑,但是对于轨顶排风道,依照目前国内建设标准,还是不能取消的。据此,我们布置了一个以盾构作为车站部分行车隧道的建筑限界图(参见图5)。通过与各个专业的协调,基本上是可以满足各项要求的,此方案是可行。
从以上论述来看,无论从国内外工程实例还是理论分析来看,这种先隧后站的施工方案是可行的。
3.2 方案类型
从结构形式上我们给这种方案划分为三类:采用明挖法进行扩挖的;采用暗挖法进行扩挖的;采用明暗结合法进行扩挖。
以明挖法为例进行说明:
采用明挖法进行扩挖的先隧后站车站具有如下特点(参见图6):
图6 明挖法进行扩挖的先隧后站方案图
利用盾构区间隧道作为行车道,预留了盾构施工通道,车站施工对盾构隧道施工影响小;利用盾构隧道作车站行车隧道、断面较小,但由于车体较小、列车编组乘客量减少,初步复核按新的地铁设计规范可满足行车隧道的通风要求。建筑布置简单,施工较容易。线间距加大;在屏蔽门位置对应破除盾构管片,乘客通过联通道上下车,联通道处管片需作特殊处理。
采用暗挖法进行扩挖的先隧后站车站具有如下特点(参见图7):
图7 暗挖法进行扩挖的先隧后站方案图
充分利用已建的盾构区间隧道作为车站的行车隧道,因此没有废弃工程量。利用盾构隧道作车站行车隧道、断面较小,但按新的地铁设计规范可满足行车隧道的通风要求。
采用暗挖法拓展成岛式站台车站,建筑布置组合较多;
预留了盾构施工通道,对盾构隧道施工影响小;线间距无需加大。
车站施工与盾构隧道施工相分离,并预留了盾构施工所需的空间,两者可同步施工、亦可先后施工,对盾构隧道施工影响小。需在屏蔽门位置对应破除盾构管片,破除前盾构隧道内可架设桁架支撑或修筑支撑墙体。连拱处采用特殊管片,受力复杂,结构处理较困难。
总体功能能满足要求,由于行车隧道与站台间的间距已缩小,因此对乘客的疏散影响不大。节点防水较难处理,防水效果不理想。
采用明暗结合法进行扩挖的先隧后站车站具有如下特点(参见图8):
图8明暗结合法进行扩挖的先隧后站方案图
暗挖隧道扩挖车站方案作为站台层,结合明挖车站站厅层(或明挖法扩挖车站)组合而成。车站的组合模式可多样化,两端头的站厅层、通道、设备管理用房可根据道路的宽度、车站的埋深选择一层、二层及多层结构;以满足功能要求为准。
两端的站厅、通道、设备管理用房的基坑可根据交通疏解情况采用明挖(分段明挖)、盖挖或暗挖(直墙拱顶)等施工方法。
为便于与盾构隧道接口和在车站扩挖时保护好已建的盾构隧道管环,两端的站厅层、通道、设备管理用房的基坑围护结构应在隧道进入之前完成施工。
4.结论
通过上述分析,先隧后站的施工方法是完全可行的。
采用先隧后站施工并同时调整车站的布局,赢得了时间、减轻对前期准备工作的压力、降低了前期工作抢工所需付出的代价的同时,也减少管线迁改所需的费用;为全面地解决地铁附属结构(出入口、风亭、风道)创造了条件,更为地铁物业的发展创造机遇。所取得的经济效益是明显的,因此这种施工安排是可行的。
参考文献:
[1]施仲衡,张弥,王新杰,沈子钧.地下铁道设计与施工[M].西安:陕西科学技术出版社,1997.
[2]《地铁设计规范》(GB 50157-2003)
[3]孙钧.地下工程设计理论与实践[M].上海:上海科学技术出版社.1996
[4]陈锡贤等.地下铁道文集[M].深圳:海天出版社.1999
关键词:地铁;先隧后站;工期;盾构
1.问题的提出
目前国内的地铁建设如火如荼,各大城市在缓解地面交通的解决方法上都越来越倾向于选择地铁这种地下交通方式。在这其中,时间往往显得十分重要,体现在工程当中就是工期的问题。
地铁施工中,尤其是老城区,由于早年修建的地面建筑规划没有跟上,导致道路与建筑物错综复杂,给现在修建地铁带来很大难题,其中之一就是大量的拆迁工作,这项工作往往持续很长一段时间。如果采用现在通常的施工工序,即先拆迁地面建筑及各种受到影响的管线,然后修建车站的地下部分,最后施工行车隧道。这种传统的施工方案导致行车隧道往往只能在车站施工完成后进行,即行车隧道开工只能滞后于车站,浪费了宝贵的时间。
如果先施工行車隧道,或者至少行车隧道与车站其他部分一起开工修建,是否可行?
2.方案的提出
在我国现有的施工车站中主要以明挖为主,有的辅助有部分暗挖(矿山法)来通过特殊的地段。这主要是由车站的功能决定的。明挖隧道提供的空间多位矩形空间,有利于布置车站内的功能用房,能够充分展现以人为本的服务理念,提供了比较开阔的空间,减少给人的那种地下空间的压抑感;而暗挖(矿山法)隧道空间多为马蹄形,且一般都比较小,不利于车站内设备用房的布置,同时给人的感觉没有矩形空间好。所在在现在的设计中只有在车站位置受到一定条件限制的时候才采用暗挖法(矿山法)修建。
传统的明挖车站(参见图1)通常是地下二层、三层或者四层的明挖结构,施工的时候是先拆除受到影响的地面建筑物及管线等,然后由上向下施工车站主体部分。而盾构隧道为了减少盾构井的数量,通常一
图1 典型明挖车站横断面图(图中阴影部分为行车隧道)
次需要贯通几个区间,就存在盾构过站的问题,车站必须具备盾构过站的条件。
而如果采用盾构隧道作为车站的行车隧道(参见图2),那么就不用考虑车站与盾构施工的工序问题,可以考虑让盾构先行通过车站区域,然后等车站施工到位后,对车站部分的盾构区间进行扩挖以满足车站需要。这样就可以节省很多时间,充分利用车站前期的拆迁准备时间来进行盾构隧道的施工。
图2 以盾构作为行车隧道的车站断面图
3.方案研究
3.1 可行性
先修建盾构隧道,然后扩建车站,从技术上来讲是完全可行的,国外的工程实例不少,只是表现的形式不同。在国外应用先隧后站工法较多的国家是前苏联,其次英国、法国、日本也有应用。
在车站限界设计上,先隧后站工法较常规车站有所不同。采用盾构隧道作为车站部分的行车隧道后,行车隧道的净空没有常规车站的大(参见图3和图4)。
图3 区间盾构隧道建筑限界图
图4 车站矩形隧道建筑限界图
这主要是由于车站部分的行车净空比区间部分的行车净空要布置更多的设备:一是广告灯箱,主要考虑运营后车站的经济效益;二是轨顶排风道,主要是列车需要在站内交换能量。如果采用区间盾构作为车站部分的行车隧道,上述两者的布置都将受到严峻挑战。
图5 盾构作为车站行车隧道的建筑限界图(阴影部分为风道)
仔细研究这个问题,可以发现,对于广告灯箱的布设,可以暂时不予考虑,但是对于轨顶排风道,依照目前国内建设标准,还是不能取消的。据此,我们布置了一个以盾构作为车站部分行车隧道的建筑限界图(参见图5)。通过与各个专业的协调,基本上是可以满足各项要求的,此方案是可行。
从以上论述来看,无论从国内外工程实例还是理论分析来看,这种先隧后站的施工方案是可行的。
3.2 方案类型
从结构形式上我们给这种方案划分为三类:采用明挖法进行扩挖的;采用暗挖法进行扩挖的;采用明暗结合法进行扩挖。
以明挖法为例进行说明:
采用明挖法进行扩挖的先隧后站车站具有如下特点(参见图6):
图6 明挖法进行扩挖的先隧后站方案图
利用盾构区间隧道作为行车道,预留了盾构施工通道,车站施工对盾构隧道施工影响小;利用盾构隧道作车站行车隧道、断面较小,但由于车体较小、列车编组乘客量减少,初步复核按新的地铁设计规范可满足行车隧道的通风要求。建筑布置简单,施工较容易。线间距加大;在屏蔽门位置对应破除盾构管片,乘客通过联通道上下车,联通道处管片需作特殊处理。
采用暗挖法进行扩挖的先隧后站车站具有如下特点(参见图7):
图7 暗挖法进行扩挖的先隧后站方案图
充分利用已建的盾构区间隧道作为车站的行车隧道,因此没有废弃工程量。利用盾构隧道作车站行车隧道、断面较小,但按新的地铁设计规范可满足行车隧道的通风要求。
采用暗挖法拓展成岛式站台车站,建筑布置组合较多;
预留了盾构施工通道,对盾构隧道施工影响小;线间距无需加大。
车站施工与盾构隧道施工相分离,并预留了盾构施工所需的空间,两者可同步施工、亦可先后施工,对盾构隧道施工影响小。需在屏蔽门位置对应破除盾构管片,破除前盾构隧道内可架设桁架支撑或修筑支撑墙体。连拱处采用特殊管片,受力复杂,结构处理较困难。
总体功能能满足要求,由于行车隧道与站台间的间距已缩小,因此对乘客的疏散影响不大。节点防水较难处理,防水效果不理想。
采用明暗结合法进行扩挖的先隧后站车站具有如下特点(参见图8):
图8明暗结合法进行扩挖的先隧后站方案图
暗挖隧道扩挖车站方案作为站台层,结合明挖车站站厅层(或明挖法扩挖车站)组合而成。车站的组合模式可多样化,两端头的站厅层、通道、设备管理用房可根据道路的宽度、车站的埋深选择一层、二层及多层结构;以满足功能要求为准。
两端的站厅、通道、设备管理用房的基坑可根据交通疏解情况采用明挖(分段明挖)、盖挖或暗挖(直墙拱顶)等施工方法。
为便于与盾构隧道接口和在车站扩挖时保护好已建的盾构隧道管环,两端的站厅层、通道、设备管理用房的基坑围护结构应在隧道进入之前完成施工。
4.结论
通过上述分析,先隧后站的施工方法是完全可行的。
采用先隧后站施工并同时调整车站的布局,赢得了时间、减轻对前期准备工作的压力、降低了前期工作抢工所需付出的代价的同时,也减少管线迁改所需的费用;为全面地解决地铁附属结构(出入口、风亭、风道)创造了条件,更为地铁物业的发展创造机遇。所取得的经济效益是明显的,因此这种施工安排是可行的。
参考文献:
[1]施仲衡,张弥,王新杰,沈子钧.地下铁道设计与施工[M].西安:陕西科学技术出版社,1997.
[2]《地铁设计规范》(GB 50157-2003)
[3]孙钧.地下工程设计理论与实践[M].上海:上海科学技术出版社.1996
[4]陈锡贤等.地下铁道文集[M].深圳:海天出版社.1999