中心城區(qū)地鐵車站在場(chǎng)地受限條件下的工法研究

于 健

(廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東廣州510000)

在地鐵建設(shè)的過(guò)程中，由于線路往往穿越中心城區(qū)建、構(gòu)筑物較集中的地段，使得地鐵車站的規(guī)模受場(chǎng)地的限制，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)，一般采用先期拆遷、后期還建的方法來(lái)解決此類問(wèn)題，但有些城市為了節(jié)約投資，采用調(diào)整車站輪廓以及選取適當(dāng)?shù)墓し▉?lái)建設(shè)受限場(chǎng)地條件下的地鐵車站。本文以某市地鐵4號(hào)線的長(zhǎng)順街站為例，描述的車站周邊的環(huán)境，通過(guò)多方案比選，最終確定適宜的施工工法。

1 工程概況

長(zhǎng)順街站是某市地鐵4號(hào)線一期工程的第10個(gè)車站，位于該市中區(qū)的長(zhǎng)順街、商業(yè)后街的交叉口處，毗鄰省委、軍區(qū)干休所、著名旅游景區(qū)等，其中長(zhǎng)順街站為重要交通干道，交通十分繁忙。商業(yè)后街道路紅線寬20 m，長(zhǎng)順街道路紅線寬30 m，車站主體沿商業(yè)后街路中布置，呈東西走向。周邊建筑物密集，且建設(shè)年代均為20世紀(jì)90年代或更早期。

2 邊界條件

2.1 盾構(gòu)區(qū)間與車站的銜接

考慮車站東端長(zhǎng)順街方向的交通，以及車站西端施工場(chǎng)地的限制，車站無(wú)法采用盾構(gòu)吊出或始發(fā)的形式，而采用盾構(gòu)站內(nèi)過(guò)站形式，盾構(gòu)過(guò)站在主體結(jié)構(gòu)施工完成后進(jìn)行。

2.2 交通疏解的要求

車站方案設(shè)計(jì)的前期，地鐵建設(shè)部門與市交委進(jìn)行了多次的協(xié)商，綜合考慮了車站周邊的環(huán)境以及地鐵車站建設(shè)的困難等因素，決定對(duì)長(zhǎng)順街采用倒邊交通疏解的要求，每次倒邊，均需保證15 m道路寬度。

3 車站建筑平面方案介紹

車站為地下3層，采用單柱島式站臺(tái)，車站長(zhǎng)度136.5 m，軌面埋深21.05 m，結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段寬23.1 m，深23.74 m，頂板覆土約3～3.2 m。西端盾構(gòu)擴(kuò)大端最寬26.411 m。東端盾構(gòu)擴(kuò)大端最寬20.75 m。結(jié)構(gòu)西高東低，坡度0.2%。

4 車站結(jié)構(gòu)方案研究

為了能夠盡量減少對(duì)周邊居民的影響，車站的結(jié)構(gòu)施工方案考慮了兩個(gè)方案。

4.1 半蓋挖順做法方案。

為解決車站西端長(zhǎng)順街方向的交通問(wèn)題，在車站西端約60 m范圍內(nèi)，采用蓋挖方式，車站其余部位采用明挖方式。本結(jié)構(gòu)基坑一般段采用1200@1350 mm密排鉆孔樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，基坑安全等級(jí)為一級(jí)。由于基坑深度達(dá)24 m左右，因此共設(shè)置4道內(nèi)支撐，其中第一、三道支撐采用鋼筋混凝土支撐，第二、四道支撐采用鋼管支撐(圖1)。

圖1 長(zhǎng)順街站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面

本方案的主要問(wèn)題在于，由于車站規(guī)模受站內(nèi)條件限制，已無(wú)法再壓縮，但車站圍護(hù)樁的施工仍需拆遷某建筑物的外墻，導(dǎo)致車站施工實(shí)施困難。

4.2 H型鋼樁全蓋挖逆作法方案

在盡量減少車站施工范圍，但又不縮小車站規(guī)模的前提下，考慮采用基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)兼做后期車站結(jié)構(gòu)側(cè)墻的思路，先期采用H型鋼圍護(hù)樁支護(hù)，在蓋挖逆作的施工過(guò)程中，將圍護(hù)樁的混凝土逐步破除，并利用其中H型鋼做成車站側(cè)墻的施工方案。

具體施工步驟如下:

(1)采用人工挖孔成孔，孔為900 mm×900 mm，跳樁開(kāi)挖，成孔完畢后，放入型鋼。護(hù)壁厚不小于200 mm，配置雙向16@150鋼筋，并橫向方向預(yù)留接駁器，豎向建議采用電渣壓力焊，并按規(guī)范控制同一鋼筋連接區(qū)段的鋼筋接頭。

(2)在放入型鋼的孔內(nèi)，澆筑C15素混凝土。在樁頭施做冠梁。在施做上述工作的同時(shí)，施做蓋挖鋼管柱。

(3)鋼管柱施工完成后，開(kāi)挖土方，至頂板底標(biāo)高，利用土模施做頂板。在開(kāi)挖土體的同時(shí)，邊開(kāi)挖邊打花管，并進(jìn)行注漿。在側(cè)墻處，鑿除與型鋼連接的混凝土，鑿除圖示范圍后，割除花管頭，鋪設(shè)防水卷材，綁扎鋼筋，澆筑側(cè)墻、頂板混凝土。

(4)待側(cè)墻、頂板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，繼續(xù)向下開(kāi)挖土體，并鑿除樁內(nèi)與型鋼連接的C15素混凝土，同時(shí)撥出已澆筑墻體的鋼筋接頭。在開(kāi)挖土體的同時(shí)，邊開(kāi)挖邊打花管，并進(jìn)行注漿。在鑿除圖示范圍后，割除花管頭，鋪設(shè)防水卷材，綁扎側(cè)墻鋼筋，澆筑側(cè)墻混凝土如圖2。

圖2 H型鋼樁蓋挖逆作法

(5)待步驟(4)中側(cè)墻達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，繼續(xù)向下開(kāi)挖土體，至負(fù)一層板底標(biāo)高，利用土模施做負(fù)一層板。在開(kāi)挖土體的同時(shí)，邊開(kāi)挖邊打花管，并進(jìn)行注漿。在側(cè)墻處，鑿除與型鋼連接的混凝土，鑿除圖2所示范圍后，割除花管頭，鋪設(shè)防水卷材，綁扎鋼筋，澆筑側(cè)墻、負(fù)一層板混凝土。

5 方案優(yōu)缺點(diǎn)分析及結(jié)論

(1)方案一，該方法采用了傳統(tǒng)的蓋挖法與明挖法的結(jié)合。蓋挖段解決了長(zhǎng)順街方向的交通疏解問(wèn)題，同時(shí)也利用蓋挖頂板解決了部分施工場(chǎng)地的問(wèn)題。明挖段可以快速的出土與下料，施工工期短，效率高，造價(jià)較低。

但由于受本站周邊建筑物的限制，需拆除南側(cè)建筑物的外圍墻方可施工圍護(hù)樁，且圍護(hù)樁距離建筑物十分接近，建筑物的沉降難以控制，最終基坑建成后，可能會(huì)導(dǎo)致附近樓房開(kāi)裂。且施工過(guò)程中，對(duì)周邊環(huán)境以及居民居住條件的影響也是值得考慮的問(wèn)題。

(2)方案二，H型鋼樁全蓋挖逆作法省去了傳統(tǒng)方法的圍護(hù)樁的施工，縮小了施工場(chǎng)地范圍。利用型鋼，使得基坑的安全性得到了保障。同時(shí)利用蓋挖逆作法，使得車站結(jié)構(gòu)在由上至下的施工過(guò)程中，對(duì)周邊建筑物的影響相對(duì)明挖法較優(yōu)，安全性也得到了保障。

但由于蓋挖逆作法分段較多，各施工縫處防水的效果難以控制。另外，由于先期采用人工挖孔方樁，條件受限，危險(xiǎn)性較高。蓋挖逆作過(guò)程中，由于工序較多，條件較差，導(dǎo)致施工工期加長(zhǎng)。在經(jīng)濟(jì)方面，雖然蓋挖逆作法比半蓋挖挖法減少了一排樁，但由于增加了注漿、型鋼等方面的工藝，兩者的施工費(fèi)用相差不多。

綜上所述，在不拆除圍墻的情況下，單從技術(shù)角度而言，方案二是可行的。