暗挖车站竖井横通道设计要点探讨.docx

暗挖车站竖井横通道设计要点探讨伍建，冯赛( 中铁隧道集团有限公司，河南洛阳 471009)【摘 要】 为探讨地铁车站竖井横通道设计的要点及难点，文章以北京地区的暗挖车站设计为例，介绍 当前较为成熟的竖井横通道设计方案，通过对横通道不同断面结构形式进行比选，总结不同设计方案的特点 及适用条件，为今后类似工程的设计与施工提供参考和借鉴。【关键词】 暗挖车站;竖井横通道;风道;适用条件【中图分类号】 u 4554【文献标志码】 b随着我国城市地铁建设的快速发展，城市地铁线网逐年 扩大，线路越来越密集，新建地铁车站日益受周边管线改移 困难、交通导改难以实施等因素的影响，车站常需采用整体 暗挖或局部暗挖施工12。为尽量减小车站施工过程中对 周边环境的影响，需通过设置竖井横通道，作为暗挖车站施 工作业面，满足施工要求。目前，国内有关地铁竖井横通道 设计与施工技术文献中: 文献3介绍了竖井横通道转正洞 的一些关键技术，重点阐述了横通道转正洞采用“大包”施工 工法; 文献4介绍了 1 个竖井上开辟多个工作面的设计思 路，在没有增加投资的情况下，加快了整体施工进度。在暗挖 地铁车站施工过程中，竖井横通道转正洞的技术研究较多，但 对横通道不同结构断面形式及其适用条件研究较少。本文主 要以北京地区以往暗挖车站设计为例，通过对横通道不同断 面结构形式的设计方案进行比选，总结其特点及适用条件。暗挖车站竖井横通道的设计主要受周边环境、施工工期 以及工程造价等因素限制，其设置的位置、数量及结构断面形式在整个施工过程中起着至关重要的作用。竖井横通道 一般结合风井、风道设置，位于车站两端，如因工期等原因， 需增设施工工作面，可在车站中部选址设置临时施工竖井横 通道，此竖井横通道可考虑结合出入口、消防疏散口等附属 结构设置。1竖井横通道设计要点根据横通道结构断面形式不同，可分为全高施工横通道 和上下分离式施工横通道。全高横通道又可分为全宽和半 宽施工横通道。11 横通道与风道结合设置111 案例一北京某地铁车站为暗挖双层三跨结构，采 用洞桩法施 工。该站两端风道均位于绿化用地范围，施工过程中不需交 通疏解及管线改移。横通道采用全高全宽断面结构形式，风 道结构横断面全包于横通道结构内，横通道支护结构后期作图 1 竖井横通道平、剖面( 一)为风道初期支护结构。风道结构断面尺寸为 9 7 m 13 05m，竖井横通道断面尺寸为 104 m 2028 m，均采用 cd 法 施工。受车站轨面埋深影响，横通道处拱顶埋深仅为 63 m。 竖井横通道结构平、剖面如图 1、图 2 所示。定稿日期20140304作者简介伍建( 1985 ) ，男，本科，助理工程师，现从 事隧道及地下工程设计工作。该竖井横通道设计要点及难点如下:图 2 竖井横通道平、剖面( 二)工。结合该站施工工期及周边环境等因素，车站主体范围内( 1) 受车站轨面埋深、风道结构断面尺寸等影响，横通道 开挖宽度大、埋深浅，施工过程中对周边土体进行多次扰动， 导致地表变形大，施工风险大。( 2) 为降低施工风险，保证施工安全，防止地面坍塌，横 通道初期支护施工前，需采用 108 大管棚对横通道上方土 体进行超前支护，从而增加了部分工程造价。( 3) 车站主体施工步序如下: 竖井横通道车站主体导洞 车站主体结构。为保证横通道转正洞施工安全，横通道二衬 必须施做完成后，才能进行车站主体小导洞施工。工序转化 次数多，导致整体施工进度慢。1. 1. 2 案例二北京某地铁车站为暗挖双层三跨结构，采用洞桩法施共设置 3 座施工竖井横通道，具体位置如图 3 所示。图 3 车站总平面该站 3# 竖井横通道位于车站东端，与 2# 风道结合设置。 风道结构宽 97 m，竖井横通道采用全高半宽断面结构形式， 结构开挖尺寸为 52 m18862 m，风道结构横断面后期全包 于横通道内。横通道分为上下 5 个导洞，采用台阶法施工， 其结构设计见图 4、图 5。图 4 3# 竖井横通道结构平面该竖井横通道设计要点及难点如下:图 5 3# 竖井横通道结构剖面构受交通导改困难，管线改移周期长，施工场地狭小等因素( 1) 为加快施工进度，该竖井横通道分两次开挖，其主要 施工步序如下: 竖井横通道车站主体导洞车站主体结 构风道扩挖。( 2) 横通道第一次开挖过程中，需预留好后期风道扩挖 条件，如图 6 所示。图 6 风道后期扩挖结构( 3) 横通道第一开挖完成后，便能快速进行车站主体导 洞的施工，车站整体施工进度较快。( 4) 横通道分步施工过程中，结构能够较快地封闭成环， 有效地控制地表变形，施工风险相对较小。12 横通道设置在车站中部北京某地铁车站采用明暗挖法结合施工。两端明挖三 层结构接暗挖双层结构，暗挖双层段采用洞桩法施工; 中间 跨路段为暗挖单层结构，左线采用洞桩法 施 工，右 线 采 用 cd 法施工。车站原工筹安排如下: 明挖主体结构暗挖双 层主体结构暗挖单层主体结构附属结构。明挖主体结的影响，工期严重滞后，影响了整个车站施工工期。为加快 施工进度，车站主体范围内增设了 2 座施工竖井横通道，其 设置位置详见图 7。图 7 车站总平面1# 竖井设置在车站西北侧绿化地范围内，竖井横通道施 工前，车站北端明挖基坑已开挖至地下二层位置。该竖井横 通道采用上下分离式结构断面形式，分为上下两个导洞施 工。上导洞结构开挖尺寸为 5. 2 m 7. 1 m，下导洞结构开挖尺寸为 5. 2 m7. 85 m，其结构平、剖面见图 8、图 9。该竖井横通道设计要点及难点如下:( 1) 横通道上下导洞间夹有 4 m 厚土体，后期主体开挖 过程中土体难以向外运输，因此上下分离式横通道若需用于 车站主体开挖，需与全高施工横通道结合设置，但本站北端 明挖主体结构在北端暗挖双层段主体开挖前已施工完成，能 够为其后期土体运输提供通道，保证暗挖段施工顺利进行。 ( 2) 该站暗挖双层段钢管柱柱距为 6. 5 m，1# 横通道开挖宽度为 5. 2 m，为保证后续工序顺利进行，钢管柱设置在竖井 横通道内，靠横通道侧壁设置。( 3) 竖井施工完成后，应先施工下层横通道，再施工上层 横通道，最后再进行主体小导洞施工。( 4) 横通道开挖断面相对小，自身施工速度快，能够快速 进行主体小导洞施工，且施工作业面多，整体施工进度快。( 5) 横通道开挖过程中，对周边土体扰动小，结构能够快 速封闭成环，地表变形小。( 6) 该站暗挖双层段采用洞桩法施工，上下共计 8 个主图 8 1# 竖井横通道结构平面图 9 1# 竖井横通道结构剖面体小导洞，横通道转正洞施工次数多，受力转换较为复杂，为 控制地表变形，保证施工安全，主体小导洞施工前应做好加 固及加强措施。2# 竖井设置在车站西南侧绿化用地范围内，与 f 出入口 结合设置。竖井横通道施工前，车站南端明挖基坑受电力、 燃气等管线改移困难的因素的影响，尚未施工，无法为南端 暗挖双层段提供工作面。横通道设置在暗挖双层结构与暗 挖单层结构分界处，采用全高断面结构形式，结构开挖尺寸 为 5. 2 m18. 11 m，其结构平剖面见图 10、图 11。该竖井横通道设计要点及难点如下:( 1) 横通道分为 5 个导洞，采用台阶法施工，分块开挖跨 度小，结构能够快速封闭成环，有效地控制地表变形。( 2) 横通道能较快地进行车站主体小导洞施工，施工工 作面多，整体施工进度快。( 3) 该设计方案中，横通道能用于整个南端暗挖双层段 主体结构施工，不受主体开挖影响。( 4) 横通道转正洞施工次数多，受力转换较为复杂，主体 小导洞施工前应做好加固及加强措施。2方案比选对于一般的暗挖车站:( 1) 横通道与风道结构结合设置时，建议采用全高半宽 结构断面形式进行施工。该方案施工风险相对较小，能够较 快的进行车站主体施工，整体施工进度较快。( 2) 如横通道主要用于主体小导洞施工，建议采用上下图 10 2# 竖井横通道结构平面图 11 2# 竖井横通道结构剖面分离式横通道进行施工。充分利用其施工快，施工风险小等 优点，保证施工安全，满足工期要求。3结论与讨论参 考 文 献( 1) 竖井横通道的断面形式取决于车站周边环境、施工 工期、工程造价等因素，合理的选择能有效地降低施工风险 和工程造价，加快车站施工进度。( 2) 本文通过北京地区相关工程的实践经验，总结出横 通道不同结构断面形式的特点及适用条件，为国内其它类似 工程提供一定的借鉴，并不断地进行细部的探讨和优化，使 其在经后地铁暗挖车站设计与施工过程中得到广泛的应用。1 王梦恕