復(fù)雜環(huán)境下地鐵車站施工工法選擇

彭 晨 陳揚(yáng)勛

(中鐵隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300133)

復(fù)雜環(huán)境下地鐵車站施工工法選擇

彭 晨 陳揚(yáng)勛

(中鐵隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300133)

以烏魯木齊地鐵某站為例，在考慮工程地質(zhì)及水文地質(zhì)、交通疏解、工程自身風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、工程實(shí)施難度、總體工籌等多因素條件下，綜合比選了復(fù)雜環(huán)境條件下車站的施工工法，為本地區(qū)今后類似地鐵車站工程積累了經(jīng)驗(yàn)。

城市地鐵，車站工法，復(fù)雜環(huán)境

0 引言

隨著城市地鐵的快速發(fā)展，地鐵已經(jīng)被視為城市形象升級(jí)的符號(hào)，同時(shí)地鐵也成為了解決公共交通困頓的優(yōu)先選項(xiàng)。

作為烏魯木齊首條地鐵，線網(wǎng)在城市南北方向的主骨架線，覆蓋城市南北向的發(fā)展軸，是連接老城區(qū)和新市區(qū)的一條南北向快速通道，覆蓋了主城區(qū)南北向最主要的客流交通走廊。位于南部老城區(qū)的車站工程具有水文地質(zhì)復(fù)雜、交通繁忙、周邊建(構(gòu))筑物沿道路非常密集、地下建(構(gòu))筑物較多、商業(yè)及民族氛圍濃厚等顯著特征，同時(shí)烏魯木齊有較長(zhǎng)的冬季，一般從11月～次年3月為寒冬季節(jié)，工程施工難度非常大。另外，本站位于維族商業(yè)最集中繁華地區(qū)。

在如此復(fù)雜的周邊環(huán)境和社會(huì)環(huán)境條件下，設(shè)計(jì)上如何科學(xué)地分析和在眾多因素中抓住主要矛盾，選擇合理工法進(jìn)行施工，對(duì)本站將是一個(gè)重要的決策。

1 工程情況

站址環(huán)境：車站跨勝利路、解放南路與團(tuán)結(jié)路十字路口，沿勝利路、解放南路路中布置[1]。車站周邊建筑，東南象限為團(tuán)結(jié)花園；東北象限為新疆國(guó)際大巴扎；西南象限為團(tuán)結(jié)市場(chǎng)及武警駐地；西北象限為團(tuán)結(jié)劇場(chǎng)及門前的民族風(fēng)情夜市，解放南路、勝利路規(guī)劃紅線寬44 m，團(tuán)結(jié)路規(guī)劃紅線寬50 m，團(tuán)結(jié)路上有外環(huán)團(tuán)結(jié)路高架橋，勝利路上有高架匝道橋。十字路口下方有行人過街通道及人防主干道(埋深約10 m)。

工程地質(zhì)與水文條件：車站場(chǎng)地范圍內(nèi)主要地層由人工填土層、第四系全新統(tǒng)沖、洪積粉質(zhì)粘土層、卵石層、角礫層及下伏的三疊系泥巖、砂巖、礫巖構(gòu)成，人工填土層主要為雜填土及卵石填土，廣泛分布于地表。地層從上至下依次為雜填土、卵石填土、粉質(zhì)粘土、卵石、角礫、強(qiáng)風(fēng)化巖層、中風(fēng)化巖層。上層為土，下伏為巖。水位埋深9.3 m～11.08 m，地下水按貯存介質(zhì)可分為孔隙潛水和基巖裂隙水，孔隙潛水主要貯存于卵石層和角礫層中，主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水(見圖1)。

交通：十字路口團(tuán)結(jié)路與勝利路均為南北與東西向老城區(qū)主干道，交通繁忙，車流量非常大，位于城市旅游主要景區(qū)位置，解放南路為從北往南單行線，且有城市BRT專用道。

管線：管線繁多，主要風(fēng)險(xiǎn)管有熱力、燃?xì)狻⒔o水、排水，十字路口管線縱橫交叉。

總體工籌:總工期三年，明挖冬季不考慮施工。

線路：烏魯木齊南高北低，地面高差大，整條線路約27 km，高差達(dá)到100多米。

在滿足各建筑功能，同時(shí)結(jié)構(gòu)也可行的基礎(chǔ)下，經(jīng)過綜合分析，車站提出三種方案。下面就三種方案從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分析。

2 方案一

方案一：車站在團(tuán)結(jié)路以北不跨路口，地下兩層暗挖方案(見圖2)。

方案一分析：

交通疏解：暗挖雙層，故對(duì)路面交通影響較小。

管線遷改：除出土孔及附屬明挖部分需要進(jìn)行管線遷改，主體結(jié)構(gòu)上方無(wú)需管線遷改。

工程自身風(fēng)險(xiǎn)：車站范圍上部為卵石層，下部為巖層，且卵石層中富水，滲透系數(shù)大，暗挖拱頂位于卵石層中，地區(qū)管井降水缺少經(jīng)驗(yàn)。上部卵石層中管棚不宜實(shí)施，且小導(dǎo)管注漿在大孔隙卵石層中非常難控制，這種暗挖在廣州、青島、大連曾發(fā)生過塌方事故，巖層中如采用洞樁法施工，洞內(nèi)成樁較為困難。綜上分析，暗挖自身存在較大風(fēng)險(xiǎn)，不宜作為優(yōu)選施工工法進(jìn)行推薦。

環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)：暗挖工法地表沉降控制較差，對(duì)于拱頂上方的給水、排水、熱力、燃?xì)夤苡休^大風(fēng)險(xiǎn)，尤其冬季如發(fā)生燃?xì)夂蜔崃芫€事故，對(duì)居民生活將產(chǎn)生非常大的社會(huì)影響。路北站位因道路狹窄，周邊房屋非常接近，周邊是烏魯木齊主要旅游商業(yè)建筑，暗挖、大面積降水及爆破產(chǎn)生的房屋沉降影響應(yīng)重點(diǎn)考慮。

工程實(shí)施難度：附屬用地位于團(tuán)結(jié)劇場(chǎng)及交易市場(chǎng)，暗挖出入孔用地也需要占用主要商業(yè)地，協(xié)調(diào)和拆遷難度非常大。

總體工籌：考慮盾構(gòu)過站，整個(gè)主體暗挖及附屬完成工期為兩年，工期相對(duì)緊張。

3 方案二

方案二：車站位于團(tuán)結(jié)路與解放南路交叉路口，跨路口地下三層蓋挖(見圖3)。

方案二分析：

交通疏解：相對(duì)方案一，蓋挖跨路口三層增加了對(duì)十字路口東西向及南北向的交通影響，車站蓋板縱向采用兩幅進(jìn)行，可保證道路通行，但對(duì)通行能力有影響。

管線遷改：相對(duì)方案一，增加了主體結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)的管線遷改，蓋板施工期間，管線將遷改至主體結(jié)構(gòu)外，待蓋板完成后，回遷管線。出土孔及附屬明挖部分也需要進(jìn)行管線遷改。

工程自身風(fēng)險(xiǎn)：蓋挖法因?yàn)槭紫韧瓿闪私Y(jié)構(gòu)頂板施工，結(jié)合圍護(hù)樁，形成了閉合的圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐體系，因此自身施工風(fēng)險(xiǎn)比較小。

環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)：蓋挖法施工對(duì)周邊環(huán)境的影響相對(duì)明挖、暗挖也要小得多。

工程實(shí)施難度：跨路口三層方案需要拆除十字路口下的人行過街通道及地下主人防干道，人防主干道不能中斷，受附屬結(jié)構(gòu)布置影響，后期恢復(fù)遷改路需跨地塊且不經(jīng)濟(jì)；因東西向有高架橋，橋下施工圍護(hù)樁存在較大困難，尤其對(duì)下伏為巖層的地質(zhì)條件更為困難；南北向有一匝道橋需要臨時(shí)拆遷及后期恢復(fù)。綜上，方案二工程協(xié)調(diào)難度非常大，且協(xié)調(diào)部門多，拆遷量大，前期工作難以保證順利實(shí)施。

總體工籌：考慮盾構(gòu)過站，整個(gè)主體蓋挖及附屬完成工期為兩年，工期相對(duì)緊張。

4 方案三

方案三：車站位于團(tuán)結(jié)路與解放南路交叉路口，跨路口明暗挖結(jié)合，暗挖單層，兩端明挖三層(見圖4)。

方案三分析：

交通疏解：跨路口東西向因暗挖，交通不受影響，南北向在明挖期間，需要進(jìn)行交通疏解，對(duì)南北向的交通通行能力有影響。

管線遷改：相對(duì)方案一，增加了南北方向部分管線遷改工作；相對(duì)方案二，減少了東西方向的管線遷改，同時(shí)在暗挖部位可為橫

跨車站管線提供管線遷改空間。

工程自身風(fēng)險(xiǎn)：兩端明挖，風(fēng)險(xiǎn)可控；暗挖部分為單層站臺(tái)，位于巖層當(dāng)中，暗挖風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)方案一是可控的。

環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)：跨路口方案，因相對(duì)距離路北商業(yè)和旅游區(qū)較遠(yuǎn)，僅對(duì)路北部分房屋產(chǎn)生影響；暗挖部分位于巖層中，地表變形可控，故對(duì)暗挖上部管線影響也不大。

工程實(shí)施難度：相對(duì)方案二，避開了十字路口過街通道及人防的拆遷工作，同時(shí)通過改造部分地下過街通道與車站相接，滿足過街功能；用地協(xié)調(diào)較方案二要少得多。

總體工籌：兩端明挖，工期容易保證，暗挖部分可在第二年完成，保證盾構(gòu)過站。

5 方案推薦

綜合分析上述三種方案：跨路口布置方案在對(duì)客流吸引和建筑功能上要占有較大優(yōu)勢(shì)；同時(shí)在自身風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制上也具有較大優(yōu)勢(shì)，且因線路、交通、覆土等因素，方案一不宜暗挖；故路北方案不是理想方案。對(duì)方案二與方案三比較分析，方案三除在建筑功能上不能在站廳層中將兩端頭廳鏈接(過街功能均能得到保證)，在交通、管線、可實(shí)施性、工程籌劃方面基本上都優(yōu)于方案二。

綜上所述，故將方案三作為本站實(shí)施工法方案。

6 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合烏魯木齊地方工程特點(diǎn)，針對(duì)首條地鐵線復(fù)雜地質(zhì)水文及周邊環(huán)境的一個(gè)特色站，進(jìn)行了綜合分析和總結(jié)，為本站的后期順利實(shí)施選擇了科學(xué)、合理的施工工法；也將為后續(xù)地區(qū)車站工法的選擇提供寶貴的參考依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。

[1] GB 50299-2003，地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 崔玖江.隧道與地下工程修建技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2005:55-56.

[3] 北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司.烏魯木齊軌道交通1號(hào)線工程勘察01合同段巖土工程勘察報(bào)告(初步勘察階段)[R].2012：6-9.

[4] 戰(zhàn)啟芳，楊石柱.地鐵車站施工[M].北京：人民交通出版社，2011.

Methods for subway station structure under complex environment selection

PENG Chen CHEN Yang-xun

(TheSurveyandDesignInstituteofChinaRailwayTunnelCo.，Ltd,Tianjin300133，China)

This paper takes a metro station in Urumqi as an example, the engineering geology and hydrogeology, traffic organization, project risk, environment risk, difficulty in construction, raise overall work of many factors such as the conditions, comprehensive comparison and selection of complex environmental condition at the station construction method, can provide experience for the local district future similar subway station project.

city subway, station construction method, complex environment

1009-6825(2014)03-0202-02

2013-11-11

彭 晨(1986- )，男，助理工程師； 陳揚(yáng)勛(1979- )，男，工程師

U231.3

A