盖挖法施工在上海轨道交通11号线愚园路站中的应用

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摘　要　目前越来越多的地铁车站修建于城市繁华地区和交通繁忙地段。盖挖法具有占路时间短,对地面交通影响小,可最大限度地减少对地面交通的干扰,又能在临时盖板下按明挖顺作法施工车站结构,保证了施工进度,现已成为国内外在交通繁忙的市中心区修建地铁车站的一种有效方法。介绍了盖挖法在上海轨道交通11号线愚园路站的应用。

关键词　地铁车站,盖挖法施工,临时路面

随着城市和城市轨道交通的飞速发展,越来越多的地铁车站修建于交通繁忙、建筑物密集、地下管线纵横交错的城市繁华地区和交通繁忙地段,使车站施工面临既要保证工期同时又不能对交通、环境产生太大影响的矛盾中。如何做到既能减少对地面交通和周围环境的影响,又能保证施工进度和预期的技术经济效益,已成为车站设计施工考虑的重点。

由于盖挖法具有施工方便、施工工期短、造价低、地面交通干扰少、有利于环境保护等诸多优越性,已成为当今国内外在交通繁忙的市中心区修建地铁车站采取的一种有效方法。例如,香港九广西铁荃湾西段明挖隧道施工时即采用了钢制临时路面系统的盖挖顺筑法;日本的地铁车站施工时也多采用盖挖法;深圳地铁1号线的科学馆站与华强路站也采用了盖挖法施工。本文就盖挖法在上海轨道交通11号线愚园路站中的应用状况作一介绍。

1 工程概况

上海轨道交通11号线是上海轨道交通网络中构成线网主要骨架的4条市域线之一,在网络中具有重要的地位。愚园路站为11号线北段一期工程的临时终点站,并与已建成的轨道交通2号线江苏路站通道换乘,是整个北段一期工程的控制性节点工程。车站位于江苏路、愚园路交叉路口以北,沿江苏路南北向设置(见图1),为地下三层岛式车站,站前设单渡线。车站净长275.5m,净宽13.1~19.65m,标准段基坑开挖深度约23.5m。

车站周边建(构)筑物主要有:南侧是已建成运营的2号线区间隧道,东侧是新建的34层高层住宅畅园及上海市长宁国际学校、上海市第三女子中学西侧是35kv江苏路变电站、混6建筑、安定坊3层风貌保护建筑、忠和坊混5建筑。其中,安定坊3层保护建筑距车站仅2.4m;35kv江苏路变电站和混6建筑距车站也仅2.8m。

2 盖挖法施工背景

2.1 道路交通现状和道路拓宽情况

愚园路车站主体结构位于江苏路上。江苏路为城市主干道,道路宽24m,为4快2慢6车道;其道路规划拓宽红线宽度为42m。根据现场勘查,江苏路车流密集,高峰时尤其突出,道路饱和度在0.8左右,属交通密集型道路。

经与区规划部门协调,除了江苏路西侧35kv江苏路变电站和一幢混6建筑,大多数侵入道路拓宽规划红线的建筑物均可拆除,因此江苏路经拓宽后最窄地段的道路宽度约为39m。

2.2 施工期间交通组织原则

江苏路为上海市“三纵三横”主干道中“西纵”的一部分,施工期间不允许封交。为此,需严格按照占一还一的原则进行交通组织,始终保证江苏路4快2慢的交通通行能力。施工期间最小道路宽度约需22m。

2.3 施工方法的确定

车站位于江苏路路中,净宽13~20m。将两侧道路拓宽至规划道路红线,道路宽42m(局部为39m)。如果采用明挖顺筑法施工,施工场地最小宽度需要28m,剩余道路宽度14m根本不能满通组织的要求。同样,若采用逆筑法施工,不仅施工速度慢,而且费用昂贵,同时总有一定时间需占用整个基坑宽度的路面,仍可能要求封路。因此,排除了逆作法的施工方法。经过综合比较,为满通组织的要求,同时保证愚园路站节点2008年土建完工的工期要求,决定采用盖挖顺作法施工。将车站主体结构顶板上方一半基坑宽度设置临时路面系统,以保证路面交通可正常运行。在临时路面下方,采用明挖顺作法进行车站内部结构施工。

2.4 施工步骤

主要施工步骤为:施作车站围护结构,立柱桩架设临时路面土方开挖施作车站内部结构撤去临时路面回填覆土修筑永久道路。施工工序见图2所示。

3 盖板体系设计

3.1 路面体系

路面体系可采用临时路面或永久路面形式。采用钢筋混凝土永久路面,施工方便,结构安全可靠,但现浇钢筋混凝土占路时间长,且不能重复利用,工程废弃量大。而采用临时路面体系,拼装迅速方便, 且可多次重复利用,具有较大的优势。经综合比较,愚园路站采用组合型钢盖板体系。虽一次性投入较高,但可重复利用,综合效益较好。盖板尺寸根据覆盖宽度进行计算,主要有2000mm×1000mm×200mm和3000mm×1000mm×200mm两种。盖板平面布置如图3所示。

3.2 水平支撑体系

1)盖板次梁形式

为与路面板方便连接,盖板次梁采用型钢纵梁;次梁间距以盖板宽度为模数,一般取2m和3m。

2)盖板主梁形式

盖板主梁可选用钢支撑或钢筋混凝土支撑,直接搁置于立柱桩顶部。由于盖板作为车行道路,易受扰动,如果采用钢支撑,稳定性不好而且支撑轴力难以施加预应力,因此采用钢筋混凝土支撑,以增强盖板体系的稳定性和安全性。同时盖板主梁也是基坑的第一道支撑,采用钢筋混凝土形式对控制深基坑变形也是有利的。

3.3 竖向支撑体系

车站设置立柱桩,与两侧围护结构共同构成路面系统的竖向支承体系。立柱桩采用临时立柱和永久立柱一对一结合的方式。这种方式保证了车站顶板和楼板的施工状态和使用状态内力分布相近,对减小车站后期沉降有很大帮助。

立柱桩作为临时路面的竖向支承,承受来自路面体系的竖向车荷载,且为偏心动载,因此立柱桩不仅要满足一定的承载力要求,还要满足一定的沉降控制要求。对立柱桩的沉降控制要求为:立柱及围护结构沉隆量小于2cm,相邻立柱桩、立柱与两侧相应的围护结构间的不均匀沉隆小于1cm。经计算,愚园路站立柱桩采用φ1000mm钻孔灌注桩上接400mm×400mmh型钢立柱,桩长约72m,以⑨1层的粉砂层为桩基持力层(见图4)。

随着基坑的开挖,立柱自由长度增加,会发生失稳。因此,为增加立柱的稳定性,在每一道支撑标高处,设置纵向连系梁与支撑、立柱形成稳定的空间约束,减小开挖阶段立柱的长细比,以保持立柱的稳定。由于第一道钢筋混凝土支撑兼作盖板的主梁, 故第一道纵向连系梁采用钢筋混凝土连系梁,以进一步增强临时路面的空间稳固性。

3.4 节点连接处理

立柱与盖板主梁连接节点的详图见图5所示。盖板主梁与次梁连接节点的详图见图6所示。

4 结语

盖挖法施工中会遇到如下两处难点:

1)立柱桩采用临时立柱和永久立柱一对一结合的方式,因而对立柱桩的垂直度要求很高。尤其是本站为地下三层站,立柱长约72m,一旦立柱桩垂直度偏差较大,将影响结构永久柱的质量。立柱桩的垂直度偏差应不大于1/1000。

2)立柱穿越结构纵梁节点处的处理有一定难度。

然而,由于盖挖法施工可以最大限度地减少对社会交通的干扰,又能在临时盖板下按明挖顺作法施工车站结构,既保证了施工进度,又具有广泛的经济效益和社会效益,因此具有良好的应用前景。

参考文献

[1]刘建航,侯学渊.基坑工程手册[m].北京:中国建筑工业出版社,1997.

[2]上海城市建设设计研究院.盖挖法车站设计与施工工艺研究[r].上海:上海城市建设设计研究院,2005.

[3]上海城市建设设计研究院.上海市轨道交通7号线工程盖挖法施工技术要求[r].上海:上海城市建设设计研究院,2005.

[4]上海市城市建设设计研究院.上海市轨道交通11号线北段工程愚园路站施工图[g].上海:上海城市建设设计研究院,2006.