在硬岩和硬粘土、坚硬砂砾层中实现非开挖施工比较容易,以纽约为例,用相对粗放的矿山法就能够实现功能不错的非开挖车站。
同时,硬岩/硬土地层非开挖施工体系与软土有体系有一定对应关系,但装备和具体作法差异很大,无法通用。
目前,可应用于软土地层的非开挖车站施工方法大致包括:盾构(顶管)型、管幕型、扩挖加固型。当然,目前的案例基本都是明挖与非开挖的组合;不同非开挖工艺之间也进行优化组合,如芝加哥地铁的明挖+盾构+加固扩挖。
作为非开挖技术积累最深厚的工法,盾构法与顶管不仅用于地铁区间隧道的施工,也被大量直接或间接地应用于地铁车站的施工。一起来了解一下吧!
“盾构型”车站施工技术
采用盾构或顶管一类的全断面掘进机构筑车站轨行区和部分站台空间的机械化工法,各国中尤其以日本工法繁多,技术先进。
工法发展
多年以来,盾构法修建车站在日本得到了大量的应用和发展,据统计,日本有大约400座地铁车站,其中16座采用了盾构法施工。
日本地铁单圆盾构施工案例
日本地铁三圆盾构施工案例
部分盾构法施工案例,上下滑动查看
日本第一个盾构法车站——东西线木场站开通于1967年,站台区为两条单圆盾构,后来逐渐演变出双圆、3圆、H&V等形式。
采用双圆形式的JR京葉線京橋站
采用H&V形式的大江户线(12号线)六本木站
工程案例
东京副都心线(13号线)西早稻田站布局类似上海地铁14号线静安寺站,避免地面房屋拆迁,采用2条Ø8.1外径圆隧道作为站台层主体(250m/167m),站台宽度约3.5m,至2015年,该站日均客流约3.5万人。
东京地铁12号线(大江户线)饭田桥站,建址环境类似上海徐家汇。
采用非开挖施工的原因不仅是因为地面交通繁忙,而且该站轨行区下穿运营中的有乐町线和南北线。
站台宽度9.5m。区间贯通后需替换立柱,正式立柱间距5m。
为实现不占路施工,3圆盾构推出了190m半径急曲线。
大阪7号线(长崛鹤见绿地线)OBP站和东京7号线(南北线)白金台站采用可脱卸型三圆盾构,该形式经济性略强,而使用功能则略逊一筹。
前景与局限
盾构和顶管法是最适合上海地质条件的工法,也是技术积累最深厚的工法。同时,超大直径土压平衡(单圆)盾构在上海工艺较为成熟,空间严重受限时,可考虑矩形或多圆。
“盾构型”车站可以保证横向过路道路非开挖施工,但工作井如明挖一般仍需占据道路。
同时,应该注意日本盾构法车站应对大客流方面的教训,例如,东西线木场站早年使用盾构法建设,站台宽度仅3m,近年客流增长到7.5万/d时终于不堪重负,存在安全隐患,被迫再次使用扩挖加固法进行改造。
此外,还应注意“盾构型”车站施工的配套工艺研究,例如使用VSM工法解决风井问题,采用大坡度顶管解决出入口问题等。
下期,小编将继续带您走近其他软土地层非开挖车站施工技术,敬请关注哦!
感谢隧道股份上海隧道总工程师
朱雁飞 提供技术支持与指导