“管幕型”车站施工技术
管幕法由矿山法管棚技术发展而来,是指用钢管形成超前支护的非开挖施工方法,管径由管棚的75-200mm提高至600-2200mm,通过钢顶管取代钻机施工,其接口具有一定止水能力。
历史上,该工法曾是大断面、浅覆土隧道的唯一施工方法。 随着盾构技术的成熟,其应用范围逐渐缩小,但在解决不规则断面或特大断面支护的问题方面,仍有不可取代的优势。
独特优势
管幕所具有的优点恰好与盾构(顶管)法互补:
☑ 可侧向推进,避免占路施工;
☑ 自由断面,灵活多变:
为充分发挥其优势,须采用管幕+开挖支撑的方式。
应用案例
近年来,管幕法用于地下快速路主线和匝道非开挖施工比较多,用于车站施工的案例则相对较少。
柏林地铁S-Bahn勃兰登堡门站
京都东西线地铁御陵站
相铁-东急直通工程新网岛站
其变形工法——横向承载的”新管幕法” 应用于韩国和意大利(尤其在韩国较为成熟),类似工艺在我国沈阳也有应用,但该工法需工人外出钢管作业,在上海的地质条件下安全性较差。
韩国首尔市中心的地铁9号线913高速换乘站
意大利米兰威尼斯门地铁站
在国内,该工法的经典案例也多用于地下快速路。
港珠澳拱北口岸段(19*21m)
中环北虹路地道(34*7.8m)
在上海,在环境条件较为宽松的14号线桂桥路过河段,针对最不利的浅埋、平顶直墙车站结构进行了“管幕型”车站工程验证试验。为了与既有工法区别,暂称为“自由断面管幕法”,已完成长距离(150m)顶进试验第2根,效果理想。
局限与前景
局限性
“自由断面管幕法” 由矿山法超前支护工艺发展而来,对内部土体的自立性和稳定性要求较高,需进行大量土体加固,导致工期长、费用高。工程应用中,宜扬长避短,与其它工法组合使用:例如结合盾构法,在城市道路之外的工作井内采用管幕法,达到不占路施工盾构工作井,以供盾构掘进的目的。
发展前景
近10年来,管幕法在日本的地下通道建设中发展很快,其主要趋势为:
■ 圆管幕发展为矩形管幕,提高超前支护刚度;
■ 支撑与管幕结构一体化;
■ 管幕掘进顶管改为盾构。
在基本工艺掌握后,管幕法仍拥有很大发展潜力。
“加固扩挖型”车站施工技术
“加固扩挖型”车站是指区间隧道先贯通,而后以区间隧道为作业面,加固扩挖施工形成车站主体结构。这是最早成熟的非开挖车站工法。
国外部分盾构扩挖车站案例
应用案例
在伦敦地铁早期地铁建设中,使用的便是加固扩挖法:首先纵向扩挖,站体直径由盾构法隧道的3.56m加固扩挖至7.0m,形成站台;再横向扩挖,形成集散厅,采用气压止水+铸铁衬砌。
而在日本首个盾构法车站东西线木场站工程中,1967年建设的站台宽度仅3m,近年客流增长致其不堪重负,存在安全隐患,因此在2016年使用了扩挖加固法,将既有侧式站台大客流端70m长度改为标准12m岛式站台。
工程中采用了钢管片衬砌,全断面加固后加固扩挖的方案。
发展至今,极小半径曲线顶管结合小范围冻结法止水是目前加固扩挖的最先进方法,可在减少大约一半以上的冻结孔的同时,不减小加固扩挖段净高。
前景与局限
用途一
加固扩挖法具有区间隧道先行施工的特点,可以解决动拆迁和管线搬迁滞后的问题,但仅能通过加固扩挖形成站台,无法根本解决施工占路的问题。
用途二
带有折返线、存车线的地下三层或地下四层的长大型地下车站,配线上方空间无开发价值,可以采用顶管+曲线顶管冻结连通道岔段,具有较好的经济性。
发展前景加固扩挖法具有一定的灵活性和经济性,但是融沉问题是目前尚未迈过的一道关口。当前,可用旁通道或者与车站相连的渡线作为技术验证,考察长期沉降规律。待工艺成熟后,可作为其它工法的补充。
车站非开挖施工之路,伦敦走了120年,东京走了50年,而上海才刚刚起步。上海将如何在软弱地层与复杂、苛刻的环境条件下实现“非开挖”之梦?下期,小编就带您走进上海的软土地层非开挖车站施工技术,敬请关注!