上海轨道交通12、13号线汉中路站换乘枢纽工程施工技术简介

上海轨道交通 12、13 号线汉中路站换乘枢纽工程施工技术简介 一、工程概况 上海轨道交通 12、13 号线汉中路站工程为 12 号线和 13 号线换乘站，是上海市单体 规模最大、开挖深度最深的换乘枢纽工程。建址位于上海市恒通路、恒丰路、光复路、梅 园路围成的地块之间，建成后与运营中的 1 号线形成三线换乘的轨道交通枢纽。工程主要 由十字交叉的 12、13 号线车站，两线共用的设备房，换乘大厅，与 1 号线的换乘通道以 及车站的出入口和风井等地下结构组成。工程总建筑面积 53693m2，分为十个基坑，总基 坑面积约 20000m2。其中： （1）12 号线站： 12 号线车站沿长安路设置，大致呈东西走向车站为地下四层岛式车站，开挖深度为 24.226.3m；车站主体外包长度 189.07m，标准段外包宽度 21.2m。围护采用 1200mm 地下墙，地墙深度为 47m49m。 （2）13 号线站： 13 号线车站大致呈南北走向车站为地下五层岛式车站，开挖深度为 31.233.1m， 车站主体外包长度 206.4m，标准段外包宽度 21.2m围护采用 1200mm 地下墙，地墙深度 为 57m62m。 （3）设备房基坑： 13 号线车站与 12 号线车站西北侧相交区域为设备房，基坑呈三角形布置，面积约为 2200m2，地下四层结构，基坑开挖深度 24.36m。围护采用 1200mm 厚地下连续墙，墙 深 47m （4）换乘大厅基坑： 13 号线车站与 12 号线车站东北侧相交区域为换乘大厅，该基坑呈四边形布置，面积 约为 5000m2，地下三层结构。基坑开挖深度 18.22m。围护采用 1200mm 厚地下连续墙， 墙深 47m （5）附属结构： 工程附属结构为六个出入口、四个风井和一个换乘通道。其中，1、2、3 号出入口为 有盖式出入口；4 、5 、6 号出入口与房产开发相结合。 12 号线风井、13 号线各一个风井 采用敞开式低风井。其他两个风井与房产开发相结合。 工程总平面图 二、工程地质、水文条件 本区域地基土在 85.38m 深度范围内均为第四纪松散沉积物，属第四系滨海平原地基 土沉积层，主要由饱和粘性土、粉土组成，一般具有成层分布特点。 勘察成果表明，拟建场地为正常地层分布区，本车站地基土分布具有以下特点： a）第1 层填土，遍布，表层以杂填土为主，含碎石、煤渣等，下部以素填土为主， 含虫孔、植物根茎，土质松散，拟建场地南侧上部为路面结构。 b）第3 层灰黄灰色砂质粉土，含云母，局部夹较多薄层粘性土，呈粘质粉土状， 土质不均。第3t 层灰色砂质粉土，含云母，夹薄层粘性土，局部砂性较重，呈粉砂状。 c）第1 层灰色淤泥质粘土，呈流塑状态，含云母、有机质，局部上部夹较多薄层 粉砂。 d）第1-1 层灰色粘土，含云母、有机质、腐植物及钙质结核，夹少量薄层粉砂，局 部以粉质粘土为主，呈软塑状态。第1-2 层灰色粉质粘土，含云母、腐植物、钙质结核， 局部下部夹薄层粉土。 e）第层暗绿灰绿色粉质粘土（上海地区俗称“ 次生硬土层”），含氧化铁条纹及铁 锰质结核，土质较好；场地遍布。 f）第1 层草黄灰黄色砂质粉土，含云母，夹少量粉砂，土质较均匀。第2 层草 黄灰黄色粉砂，颗粒组成成分以长石、石英、云母为主，局部上部夹薄层粘性土。 g）第1 层灰色粘土，含有机质，局部夹少量薄层粉砂，土质较均匀。第2 层灰色 粉质粘土夹砂、粉砂互层，含云母、有机质，与粉砂互层，土质不均匀。 h）第1 层灰色粉砂夹粉质粘土，含云母、长石等，夹少量粘性土，土质均匀。第 2 层灰色粉细砂，含云母，颗粒成分以长石、石英为主，局部夹中砂，砾径较大，土质 不均匀。 汉中路站工程地质情况属于比较典型的上海市苏州河北岸地质。浅层 218m 分布有 非常厚的一层3 号砂质粉土层，而上海市常见的号淤泥质土层分布较薄，大部分区域 缺失。第一承压含水层号土层埋深 29m44m 。施工阶段需要对该层进行降水，水位降 深达到 24m。根据水堪报告，2 层与1 层水利联系密切，具有承压性，作为第二承压 水层考虑，层顶只有 56m。 三、工程特点、难点 （1）超深基坑群的施工 最为单体规模最大、开挖深度最深的地铁换乘枢纽工程，汉中路站工程基坑最大开挖 深度达 33.1m，涉及十个相邻深基坑的交叉施工，围护结构最深达到 62m，设九道支撑， 工程的施工风险和变形控制难度非常大。 超深基坑开挖 （2）地下水的综合治理 工程需要对层和层两层承压水实施降水，其中层承压水层顶埋深位于 29m，13 号线车站基坑开挖需要开挖揭露该承压水层近 4m，承压水的风险控制是工程施 工的重中之重。另外，工程还需要控制层承压水降水对周围地层和周边环境的影响。 （3）周边建筑的保护 工程毗邻苏州河防汛墙、运营中的地铁 1 号线汉中路站、25 层的地铁运营管理中心- 恒通大厦和 29 层的居民楼-金峰大厦等各类敏感建构筑物，其中与恒通大厦的距离为 1.3m，与金峰大厦的距离为 6.7m，与地铁 1 号线车站更是零距离施工。 四、关键施工技术 针对工程面临的困难，在工程施工中采取了一系列针对性的施工技术，并对周围保护 建筑物采用自动化监测，确保工程顺利实施。 （1）超深地下连续墙施工技术 对于超深基坑工程而言，地下连续墙的施工质量是工程的生命保障线。因此，要确保 工程顺利实施，首要就是要保证超深地下连续墙的施工质量。目前国内超深地下连续墙的 施工技术已经比较成熟，因此常规的施工控制技术在此亦不赘述。汉中路站工程超深地下 连续墙施工中面临一个比较特殊的问题，就是浅层 16m 厚的3 号砂质粉土层，这一层土 含水量高，受扰动后极易液化发生流砂现象，引起槽壁坍方，另外会增大泥浆的含砂量。 针对这一情况，工程采取了降水的方式降低该层土的水位，以提高槽壁稳定性，实施效果 显示，此措施有效提高了地墙的施工质量。 超深地下连续墙实施案例 （2）承压水综合治理技术 汉中路站工程需要进行两层承压含水层的降水，针对两层承压含水层不同的特点，工 程亦采取不同的措施。对于埋深较浅的层承压水，由于本工程围护结构较深，因此考虑 用围护结构作为止水帷幕对其进行隔断处理，进行封闭帷幕内的基坑降水，最大限度降低 降水对周围地层的影响。对于埋深较深的层承压水，为了控制基坑降水对周围地层的影 响，采用了抽水回灌一体化的控制措施。这一措施的原理就是在需要保护的建筑物附近， 打设回灌井，在基坑抽水的同时，利用回灌井进行地下水回灌，回灌形成的水幕用以隔绝 基坑降水对回灌保护区地层的影响。现场实施效果表明，该技术可以保证回灌区域承压水 水位降在 50cm 之内，建筑物的沉降也可以得到有效抑制。 抽灌一体化实施示意图 （3）轴力自动补偿钢支撑系统 地铁车站基坑多采用 609mm 的预应力钢支撑作为支撑体系。受这类支撑预应力施 加模式的影响，支撑安装后，预应力一般有 10%50%的损失。而且，在基坑开挖的漫长 过程中，支撑轴力还会不断损失，甚至失效。人工复加支撑轴力的方式由于费时费力，也 难以在工程中得到有效执行。 为此，本工程结合轴力自动补偿钢支撑系统和数值反分析技术，提出了基坑位移提前 控制的理念。首先利用反分析技术，推算基坑施工各阶段每根支撑的轴力控制值，然后在 基坑实施阶段，利用轴力自动补偿的钢支撑系统，跟踪调节每根支撑的轴力达到设定值， 达到有效控制基坑变形的目的。所谓轴力自动补偿的钢支撑系统，就是在钢支撑端部安装 一内置液压千斤顶的钢支撑轴力控制标准段，通过液压泵站和控制站，对每根钢支撑的轴 力进行适时调整。 轴力自动补偿钢支撑系统 五、工程实施情况 工程于 2011 年进场施工，先后实施了 13 号线车站、12 号线车站、设备房、换乘大 厅等超深基坑工程。在各级领导和专家的关心和帮助下，工程进展顺利，完成了 33.1m 超 深基坑的施工、地下水抽灌一体化的工程应用、轴力自动补偿钢支撑系统的工程实践。目 前工程已经完成主体基坑的施工，在不久的将来，地