帶聯(lián)絡(luò)線及大三角區(qū)的換乘車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)研究

徐乃芳,朱益龍,汪建良,彭孔曙

(1.中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計研究院有限公司,浙江 杭州 311122；2. 寧波市軌道交通集團(tuán)有限公司建設(shè)分公司,浙江 寧波 315100)

帶聯(lián)絡(luò)線及大三角區(qū)的換乘車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)研究

徐乃芳1,朱益龍2,汪建良1,彭孔曙1

(1.中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計研究院有限公司,浙江 杭州 311122；2. 寧波市軌道交通集團(tuán)有限公司建設(shè)分公司,浙江 寧波 315100)

隨著城市地鐵線網(wǎng)越來越密集,換乘站的型式也越來越多。今針對浙江省東部軟土地區(qū)帶聯(lián)絡(luò)線及大三角區(qū)的換乘站圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的問題,以寧波地鐵5號線某換乘車站為例,從換乘節(jié)點(diǎn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計、聯(lián)絡(luò)線與三角區(qū)坑中坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計、承壓水處理、對周邊環(huán)境影響數(shù)值分析等方面,對該類型的換乘車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)進(jìn)行分析研究。此研究對國內(nèi)類似環(huán)境下地鐵車站具有借鑒意義。

換乘車站;聯(lián)絡(luò)線及大三角區(qū);圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計;承壓水;數(shù)值分析

隨著各大城市地鐵建設(shè)的加速發(fā)展,換乘車站成為城市軌道交通網(wǎng)中的重要節(jié)點(diǎn),帶聯(lián)絡(luò)線的換乘車站之間形成大三角區(qū)的換乘型式也越來越多。在東部軟土地區(qū),該類型換乘車站的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,存在幾個設(shè)計要點(diǎn)需要重點(diǎn)考慮[1],包括換乘節(jié)點(diǎn)處、聯(lián)絡(luò)線與三角區(qū)坑中坑處的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計,以及承壓水處理和對周邊建筑物的影響。本文以寧波地鐵5號線某換乘車站為例,對這幾個設(shè)計要點(diǎn)進(jìn)行分析和研究,并總結(jié)出相應(yīng)的設(shè)計和施工經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

1.1 地質(zhì)概況

車站基坑開挖影響范圍內(nèi)自上而下地層分別為①1a層雜填土、①2層黏土、①3c層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、②2b層淤泥質(zhì)黏土、②2c層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、③1b層粉砂、③2層粉質(zhì)黏土、④2a層黏土、⑤1a層黏土、⑤2層粉質(zhì)黏土、⑤3a層黏質(zhì)粉土、⑤3c層中砂、⑥2層粉質(zhì)黏土、⑥3a層粉質(zhì)黏土、⑥3b層黏質(zhì)粉土、⑧1層粉砂、⑧2層粉質(zhì)黏土、⑧3a層粉砂,地下3層車站基底位于④2a層黏土層,地下2層(含大三角區(qū))車站基底位于③1b層粉砂層中?？紫冻袎核饕x存于③1b層粉砂、⑤3c層中砂、⑧1及⑧3層砂土層中。

1.2 車站工程概況

寧波地鐵5號線某換乘車站為5號線和6號線L型換乘站,5號線車站為地下3層島式站臺車站,主體標(biāo)準(zhǔn)段挖深約24.94 m,端頭井挖深約27.04 m。6號線車站為地下2層島式站臺車站,主體標(biāo)準(zhǔn)段挖深約18.32 m,端頭井挖深約20.43 m。車站在西南象限設(shè)置5、6號線聯(lián)絡(luò)線及三角區(qū),三角區(qū)挖深16.762～16.902 m,聯(lián)絡(luò)線挖深19.481～24.354 m。見圖1。

圖1 寧波地鐵5號線某換乘車站

2 換乘節(jié)點(diǎn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

換乘節(jié)點(diǎn)位于十字路口處,周邊重要管線較多、距離較近,基坑挖深達(dá)26.6 m,從整體工籌安排考慮,將6號線東端頭井與換乘節(jié)點(diǎn)作為一個整體基坑開挖,6號線端頭井基坑挖深19.5 m。

換乘節(jié)點(diǎn)處基坑變形保護(hù)等級為一級,結(jié)合節(jié)點(diǎn)處結(jié)構(gòu)型式、場地地質(zhì)及周邊環(huán)境保護(hù)要求,經(jīng)計算分析,本站圍護(hù)結(jié)構(gòu)推薦采用1 200 mm厚地下連續(xù)墻[2],墻底位于⑥2層粉質(zhì)黏土及⑧2層粉質(zhì)黏土。換乘節(jié)點(diǎn)基坑豎向設(shè)置7道支撐,其中第一、三、五道支撐采用鋼筋混凝土支撐,第二、四道支撐為φ609鋼管支撐,第六、七道支撐為φ800鋼管支撐。6號線東端頭井豎向采用五道支撐,其中第一、三道支撐采用鋼筋混凝土支撐,第二、四道支撐為φ609鋼管支撐,第五道支撐為φ800鋼管支撐?？拥撞捎忙?50@600三軸攪拌樁裙邊+抽條加固[3]。換乘節(jié)點(diǎn)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計平、剖面見圖2、圖3。

圖2 換乘節(jié)點(diǎn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)平面圖

3 聯(lián)絡(luò)線與大三角區(qū)坑中坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

聯(lián)絡(luò)線及大三角區(qū)位于公園綠地內(nèi),大三角區(qū)為地下2層結(jié)構(gòu),基坑挖深16.76～16.9 m,聯(lián)絡(luò)線為地下3層過渡到地下2層,基坑挖深19.48～24.35m。三角區(qū)及聯(lián)絡(luò)線東側(cè)利用原5號線1 000 mm厚地連墻,北側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800 mm厚地連墻；聯(lián)絡(luò)線外側(cè)采用1 000 mm厚地連墻,聯(lián)絡(luò)線內(nèi)側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ800@1000鉆孔灌注樁+φ850@600三軸攪拌樁截水帷幕。三角區(qū)底板主要落于①1b粉砂層,聯(lián)絡(luò)線底板主要位于③2粉質(zhì)黏土層,局部位于③1b粉砂層。大三角區(qū)豎向采用四道鋼筋混凝土支撐,聯(lián)絡(luò)線坑中坑采用兩道或一道φ609鋼管支撐?？拥撞捎忙?50@600三軸攪拌樁抽條加固。

4 承壓水處理

對本工程具有影響的承壓含水層為淺部第③1b粉砂承壓水層、第I1層孔隙承壓水層⑤3c層中砂、第I2層孔隙承壓水層⑧1層粉砂、⑧3粉砂承壓含水層。按最不利狀態(tài)考慮,在車站基坑開挖時,5、6號線主體基坑抗承壓水計算結(jié)果如下：

5號線地連墻雖然已經(jīng)隔斷③1b粉砂層,③1b粉砂層位于坑底以上,抗承壓水安全系數(shù)滿足要求。5號線車站⑤3c層中砂承壓水層分布在基坑中部,被地連墻隔斷,抗承壓水安全系數(shù)滿足要求。

對于抗承壓水安全系數(shù)不滿足要求處,在基坑外側(cè)布置適當(dāng)數(shù)量的降壓井兼觀測井,處理措施見表1。

圖3 換乘節(jié)點(diǎn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖

圖4 聯(lián)絡(luò)線與三角區(qū)坑中坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖

表1 承壓水穩(wěn)定性處理措施

5 換乘站基坑開挖對周邊建筑物影響數(shù)值 分析

換乘節(jié)點(diǎn)東側(cè)高層建筑距離車站基坑約30 m,采用JK-3E 1.0對基坑開挖造成環(huán)境影響進(jìn)行分析,分析中土體采用三角形單元；圍護(hù)結(jié)構(gòu)、鄰近基礎(chǔ)、工程樁采用梁單元；內(nèi)支撐采用彈簧?？紤]圍護(hù)結(jié)構(gòu)、鄰近基礎(chǔ)、工程樁與土體共同作用,圍護(hù)結(jié)構(gòu)與土之間設(shè)接觸面單元[4]。計算結(jié)果水平變形計算見圖5,豎向變形計算見圖6。

圖5 水平變形云圖

圖6 豎向變形云圖

從數(shù)值分析計算結(jié)果可知,基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移最大為21.1 mm,地表沉降最大為28.6 mm,均小于允許值30 mm。臨近建筑物基礎(chǔ)沉降3.1 mm,小于允許值10 mm；臨近基礎(chǔ)傾斜0.1‰,小于允許值2‰。采用合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,能有效控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移及地表沉降,對周邊建筑物的影響也在安全允許范圍內(nèi)。

6 結(jié) 語

通過對寧波地鐵5號線某帶聯(lián)絡(luò)線及三角區(qū)的換乘車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的幾個要點(diǎn)進(jìn)行分析研究,得出以下結(jié)論：

1)在浙江省東部軟土地區(qū),針對帶聯(lián)絡(luò)線的復(fù)雜換乘站,換乘節(jié)點(diǎn)及聯(lián)絡(luò)線坑中坑處等風(fēng)險較大節(jié)點(diǎn)的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案需要重點(diǎn)考慮, 結(jié)合地質(zhì)特點(diǎn)、周邊環(huán)境以及計算分析,選用合適的圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式及支撐體系,保證基坑自身的安全。

2)對于基坑開挖范圍內(nèi)存在承壓水層的基坑,首先要驗(yàn)算各層承壓水土層的安全系數(shù)是否滿足要求；對于被地連墻隔斷的承壓水層,利用疏干井及備用觀測井能滿足要求；對于地連墻下方未隔斷的承壓水層,不滿足抗承壓水要求的需要設(shè)置降壓井,并加強(qiáng)觀測。

3)換乘站周邊存在建構(gòu)筑物,需要分析基坑開挖對周邊建構(gòu)筑物的變形和沉降影響,而采用合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,就能有效控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移及地表沉降,控制周邊建筑物的變形和沉降在安全允許范圍內(nèi)。

[1] 孫巍,陳緒祿,姚燕明. 確保地鐵換乘車站安全的設(shè)計措施[J]. 地下工程與隧道,2004(4)：2- 8．

[2] 李勝強(qiáng). 地鐵車站換乘節(jié)點(diǎn)處深淺基坑支護(hù)方案研究[J]. 建材與裝飾,2016(1)：13- 14．

[3] 李芳芳,王維. 地鐵車站換乘節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 天津建設(shè)科技,2015(7)：61- 63．

[4] 黃勝平,韓明華. 地鐵換乘車站深基坑支護(hù)體系測試研究[J]. 鐵道工程學(xué)報,2012(5)：58-62．

Study on the Key Points of Enclosure Design for the Transfer Station with Link Line and Great Triangle Area

XUNaifang,ZHUYilong,WANGJianliang,PENGKongshu

2016- 05- 23

徐乃芳(1984—),男，江西上饒人，工程師，從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。

U231+.4

B

1008- 3707(2017)04- 0020- 05