摘 要 为解决上海轨道 交通 9号线一期工程r409b标在施工期间所面临的交通组织复杂、工期紧、立交基坑整体开挖风险大等 问题 ,对施工方案进行优化,并制定一系列技术措施,从而使围护墙体累计位移值均控制在设计要求之内。
关键词 地铁车站 箱涵地道 交通组织 过程控制
1 工程概况
上海轨道交通9号线一期工程r409b标位于宜山路、虹许路(南为虹梅路)交叉处,地处漕河泾新兴技术开发区。r409b标包括两部分:一为9号线虹梅路地铁站、出入口及风井工程;二为中环线宜山路地道箱涵结构工程。地铁站沿宜山路东西向布置,而中环线沿虹梅路走向与虹梅路站十字相交,见图1。
1)虹梅路地铁站
虹梅路站总长224.2m,标准段宽18.4m,设计为浅埋地下二层单柱岛式站台,基坑最深约19.37m,车站设4个出入口及东、西2个风井通道。主体围护采用800mm地下连续墙,其中端头井部位的地下连续墙深度为35m;标准段部位的地下连续墙深度为31m,墙底进入⑤2-1层。出入口及风井采用smw围护,内插h700×300×13×24型钢,在地下墙与smw围护结构的交接处采用高压旋喷加固。
2)中环线宜山路地道
中环线宜山路地道由暗埋段和光过渡段组成。WwW.lunwen.net.cn暗埋段为双孔钢筋混凝土箱型框架结构,结构宽34m,穿越9号线虹梅路站站厅层。基坑最深约为11m,围护结构采用φ850smw(水泥土劲性搅拌桩),内插h700×300×13×24型钢。支撑体系采用3道双榀φ609钢管支撑,第一道支撑架设于圈梁上;第二、三道支撑架设于钢围檩上,围檩采用双榀h400×400×21×21型钢。在暗埋段中部有一雨水泵房。光过渡段基坑深5~7m,宽33.8m。围护结构采用深11~13.5m,φ850smw。
车站主体结构和附属结构均采用明挖顺筑法施工,车站与地道交汇处的施工为本工程技术难点。
2 工程地质条件和周围环境
2.1 地形、地貌及场地现状
拟建场地略有起伏,地面标高(吴淞高程)在+3.81m~+5.29m左右。属于滨海平原地貌类型,环境现状较为复杂。
2.2 地质条件
根据地质勘察资料,本场地60.3m深度范围内缺失第⑥层硬土层。土层分布见表1。
地下水位埋深为0.75~1.10m。⑤2层微承压水水位动态埋深在地表下3.0~11.0m,第⑦层承压水的水头埋深在地表以下7.00m。
根据勘察资料:第③层局部夹较多薄层粉砂,渗透性强,在一定的动水条件下易产生流砂、管涌等现象;第③、④层为灰色淤泥质粘性土,流塑性,且厚度较大,属中灵敏度软土,易产生触变及蠕变;地道工程基坑底置于第④层灰色淤泥质粉质粘土,局部夹有薄层粉砂。
2.3 工程特点
(1)在施工全过程中,始终要保持宜山路、虹梅路、虹许路交通的通畅。由于本标段的施工场地在虹梅路和宜山路道路中央,施工将对虹梅路和宜山路的交通产生较大 影响 。
(2)由z1区、z2区、h1区构成的十字立交基坑开挖土方量大,施工周期长,基坑变形较难控制,给基坑稳定带来较大的风险。
(3)原设计方案需对中环线进行十字基坑开挖完成整个中环线宜山路地道结构需要10个半月根据业主要求,中环线结构施工必须在9个月内结束,这给承包商造成巨大压力。
2.4 周围环境
(1)中环线z2基坑开挖面较大(50m×40m)且周边管线众多,z3区有1根φ300mm的污水管和1根φ1m的雨水管,距基坑边只有1m;另1根φ1m的雨水管距基坑边也只有3m,且基坑南北两侧无施工便道。
(2)工程周边基本无重要建筑物,但在车站东南角有上海市自来水给水技术工程公司的一层建筑西北角有新世纪门诊部的二层砖混结构。
(3)施工现场作业区域狭小,如z3区东西两侧围护结构与施工围场边界较近,导致局部施工无便道,给基坑开挖、支撑架设、结构施工带来极大不便
(4)距离h3区围护结构东侧有上海超高压输配电公司管理的22万伏超高压电线。
3 施工方案
3.1 交通组织
交通组织方案要在确保工期节点的前提下,尽可能减少施工对虹梅路和宜山路交通的影响。虹梅路站交通组织方案主要分为3个阶段实施,宜山路和虹梅路各需要翻交2次。
(1)部分车站主体结构(h2、h3)和地道暗埋段(z1、z2)施工期间,宜山路的交通由中间向北侧翻交,道路的宽度为27m,仍保持4快2慢车道,维持原状;虹梅路的交通由中间向地道的两侧翻交,道路每侧的宽度为15m,总的交通仍保持4快2慢车道,维持原状,见图2。
(2)部分车站主体结构(h1)、地道敞开段(z0)及部分暗埋段(z3)施工期间,在宜山路中间进行翻交,由原先的北侧翻交到南侧已完成的地道暗埋段z1结构上,该段的宽度保持在24m;虹梅路的交通基本同(1),见图3。
(3)剩余车站主体结构(h4、h5)和附属结构(c1、c2、c3、c4)施工期间,虹梅路 交通 由原先的两侧翻交到地道的暗埋段上,交通仍保持4快2慢车道;宜山路方向的交通同(2),见图4。
3.2 施工段的划分
(1)虹梅路车站主体结构
按照施工节点、端封墙位置和交通要求,施工段划分为h1区、h2区、h3区、h4区、h5区,见图5。
(2)宜山路地道结构
同样按照施工节点、端封墙位置和交通要求,将208.7m长的地道,从北往南划分为z0区、z1区、z2区、z3区,见图5。
3.3 施工顺序
为保证中环线通车的节点,并满足9号线区间隧道盾构施工单位进场要求,地道和车站围护施工必须同步进行,即地铁车站先施工东西端头井h2区、h3区,然后再施工与地道相交的h1区;等到中环线暗埋段结构覆土后,进行宜山路道路翻交,再施工车站标准段h4区、h5区;最后施工出入口c1、c2、c3、c4。地道先施工z1区,等z1区结构完成后进行管线和道路翻交;同时进行z2区施工,再施工敞开段z0区和z3区。
3.4 设计方案优化
(1)升高地下连续墙
为确保中环线主体结构能够在9个月内完成,保证基坑开挖施工的安全性,将车站与中环交汇处南、北两侧落深段地下连续墙标高由-4.70m升至+4.50m(路面标高),底标高保持-27.05m不变,且沿铺轨方向与标准段地下连续墙拉平。
落深段地下连续墙升高的目的是将z1、z2区封闭,可先行施工,管线单位也可以早日进场排管;将原大十字基坑(z1、z2、h1区组成的1个立交基坑)分割成z1、z2、h1区3块规则的小基坑,这样就解决了原方案的3个 问题 :①基坑两侧施工便道狭小;②架设支撑时间长;③smw工法施工的34m宽地道与h1区交接处的地下连续墙阴阳角部位的变形较大。
(2)地基加固
由于先行施工的z1、z2区比后施工的h1区要浅6.7m,在“先浅后深”的施工中,车站顶部箱涵与相邻箱涵之间,构成软硬不等的不均匀地基,其差异变形易造成结构开裂渗漏。故在z1、z2区下进行水泥土搅拌桩地基加固,加固深度为地面至底板底以下10m范围,地面至底板底水泥掺量为8%,底板底以下为20%。
(3)增加临时封堵墙
在中环线雨水泵房k3+494处,因z3区域东西两侧围护与施工围场边界距离太近,导致局部施工无便道,给基坑开挖、支撑架设及结构施工造成极大不便,且存在安全隐患。于是,采用φ850smw工法施工一临时封堵墙,既可有效地加快施工进度,又大大增加了施工的安全性。
(4)为了加强围护结构的整体刚度和减小变形,中环线地道基坑围檩由400×400×21×21双榀改为700×400×40×30单榀,将中环线z2、z3区第一道钢支撑改为钢筋混凝土支撑。
(5)超高压架空线保护方案
①在超高压架空电线垂直投影线水平距离15m处设置警示标志、警示灯,该范围内严禁机械作业;
②高压线下不能堆放重物;
③吊机在吊装作业过程中,要严格遵守“十不吊”规范,严禁无证操作、无证指挥;
④在东端头井东端边线向西4.5m处设置100吨吊机严禁超越的警戒线,吊机在警戒线边缘作业时,吊臂倾角不得小于73°,并控制钢丝绳摆动,确保不超越警戒线;
⑤吊机在吊装作业过程中,必须配备现场监护人员,以确保超高压架空电线的安全。
4 施工过程控制
1)围护结构施工阶段
采用smw工法的围护结构,必须保证桩身垂直度误差不超过h/100;采用地下连续墙的围护结构,必须保证地下连续墙垂直度误差不超过h/150。
2)井点降水阶段
加强管理,充分发挥井点降水对土体的固结作用,提高土体被动土压力。
3)基坑开挖阶段
采取分层分段开挖方式,严格控制挖土土坡坡度在1∶2.5~1∶3之间;尽快安装支撑及施加轴向预应力,缩短基坑无支撑暴露时间,每小段开挖支撑时间控制在8~24h,减少中环线地道大空间卸载对周围管线产生的不利 影响 ;及时浇筑结构底板的素混凝土。
4)结构施工阶段
大体积浇筑的混凝土采用低水化热的水泥(双掺),水泥用量不大于280kg/m3,水泥熟料与矿渣之和大于300kg/m3,以降低水泥的水化热,防止发生有害裂缝和减小裂缝宽度。
5 实施效果
通过严格的过程控制,对已施工完毕的地铁车站和中环线地道各施工区监测到的围护墙体累计位移值均在设计要求之内,见表2。
6 小结
1) 目前 ,中环线地道已在业主规定的工期节点前顺利竣工,这表明了施工方案有效地保证了工期的进行。
2)各施工区围护墙体累计位移值均在设计要求之内,较好地控制了基坑的变形。
3)轨道交通9号线一期工程r409b标———虹梅路地铁站与中环线地道一体化工程的施工方案,对类似的基坑工程有一定的借鉴意义。
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