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治愈城市地铁建设的“阵痛”——软土地层地铁车站非开挖:上海篇之静安寺站

     发布:2018/12/3   浏览:+ 放大字体 | - 减小字体

摘 要:过去几周,小编带您领略了全球非开挖地铁车站的起源与发展,与您分享了软土中的非开挖车站施工技术的特点与前景,是否让您意犹未尽?当非开挖车站施工遭遇软土中难度最高的地层之一——上海,会碰撞出怎样的火花呢?本期,小编就带您走进上海的首个非开挖车站工程——地铁14号线静安寺站!

自地铁车站非开挖技术发展以来,俄国、美国、日本、德国等国家先后建设了百余座非开挖法地铁车站,技术各不相同,地质条件均优于上海;在国内,北京、广州(硬粘土、软岩、风化岩等)、沈阳也都有非开挖车站施工的案例,工艺也是各不相同,地质条件也都优于上海。

由于地层的软弱和环境条件的复杂、苛刻,上海城市核心区地铁建设的需求无法通过引进国内外现有技术实现,而需通过自主研发建立适合自身要求的非开挖车站技术体系。

扩挖加固、盾构(顶管)和管幕三类非开挖工艺各有利弊,目前,在上海的非开挖车站建设技术体系中,“盾构(顶管型)”及“管幕型”正在进行研究验证;而“扩挖加固型”以及VSM竖井、大坡度顶管等衍生技术则尚待研究验证。

繁忙商圈下的三线换乘站

上海轨道交通14号线是最后一条大规模穿越市中心的线路,其中,静安寺站位于静安区中心地带,位于华山路的正下方,横跨延安路,紧邻地铁2号线和7号线静安寺站。

车站所处地层主要由饱和粘性土、粉性土组成,为上海地区典型软土,强度低,含水率高,具有触变性。

静安寺站作为2号线、7号线与14号线的三线换乘站,位于华山路、延安路的交叉点,主干道交通量均已饱和,已为时常拥堵区域,车站若采用明挖施工,必将成为交通不可承受之重。

如果采用常规明挖法……

延安路、华山路均需要减少2根车道;

管线需要5次迁改

总工期将达到70个月

华山路

延安路天桥

从明挖到暗挖,从盾构到顶管

为了解决施工中的翻交与管线迁移问题,车站中段最终采用非开挖法施工车站方案;根据上海软土地层的特点,考虑采用盾构法或顶管法。

在上海地区,两种工法均比较成熟。在进行对比之后,顶管方案因其管节结构整体性较强,经济性较好,同时还有郑州超大断面矩形顶管隧道工程的经验作支撑,最终采用两端采用明挖(A区与C区)、中段(B区)采用厅台分离的暗挖车站的总体布置,并采用分离岛式站台的设计。

其中,过延安路区段采用“品”字型矩形顶管方案,站厅层顶管外径9.5m*4.88m壁厚550mm;站台层顶管外径9.9m*8.7m壁厚525mm顶管推进距离82m,站台层顶管覆土15.2m,设3处横通道。

东线顶管距高架桩基5.6m;西线顶管距高架桩基6.6m;最近的雨水管净距仅为1.2m。

管节选用同样经过“重重比拼”:

钢筋混凝土管节因其构件自重大(约89吨),吊装及运输困难,大尺寸管节环缝易渗漏水;钢管节重量仅钢筋混凝土管节的一半,可分块吊装、运输,在地面内完成整环焊接组装后迅速投入顶管推进。

最终,顶管的管节采用钢管节+后浇钢筋混凝土结构型式的复合管节。

起点颇高,功能完善,富有挑战

挑战一

作为上海第一个非开挖车站,静安寺站若与其“前辈”——日本盾构法车站饭田桥站比较,静安寺站的起点可不低:

静安寺站的侧式站台宽度2*4.6m,在站台设置屏蔽门,采用A型列车,并采取最大限界值的情况下,其有效站台宽度仍与饭田桥站相当;

同时,其站厅层连通,无柱化站台更有利于安全,其建筑功能更为完善。

东京地铁12号线

(大江户线)饭田桥站

东京地铁12号线(大江户线)饭田桥站,岛式站台宽度9.5m,正式立柱间距5m。作为岛式车站,该站站台宽度略小,立柱密集,无法满足国内消防规范(50m疏散距离)。

然而,这样的高起点也带来了相应的高难度,这样的车站在全球尚无相同或相似的案例,需要自主研发相应的技术体系,以完成这样全新的非开挖车站。

挑战二

此外,根据地铁14号线静安寺站的周边环境要求、地质分布、车站结构特点,存在几方面的主要难点:

☑ 高架桥墩保护

本工程跨越延安路高架道路,施工过程中的开挖、降水施工可能引起的高架桥墩沉降变形;

☑ 承压水

工程结构底板下方,分布有砂质粉土的承压含水层,水源补给丰富,水头埋深为6.85m;

☑ 施工场地狭小

静安寺车站周围建筑设施较多,如生活区、商务楼等,结构制作阶段主要材料堆放场地等,施工场地面积与净空都得到限制。

☑ 邻近管线保护

地铁14号线静安寺站工程施工场地分布有重要管线,如煤气、给排水、通讯、电力等,管线密集。

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