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，地铁上盖