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1、分离岛式地铁车站群洞效应分析与施工优化.L.编辑。摘要:结合实例对单跨三洞地下局部双层分离岛式车站群洞效应进行了分析。针对不同工况下的作用效应,指出合理组织主体群洞结构的施工,对加快施工进度的意义,进而对车站总体施工顺序作了优化。关键词:地铁 分离岛式车站 群洞效应 施工优化0 前言随着北京地铁建设的深入,使得较多的地铁车站需要建在城市立交桥下,一来吸引客流,二来合理利用城市空间。但是由于桥桩的影响,使得在桥下修建地铁车站变得非常困难,而进行桥桩桩基托换加固等技术又会使建设成本大大提高。在这种情况下,一
2、种新的结构形式出现了———分离式站台形式(假岛式)。这种结构形式的主要思想是将车站结构纵向地一分为二,中间通过联络通道来实现客流连接和换乘,这样就能使桥桩位于车站结构两部分的中间,因此能够有效地避开桥桩的影响。分离岛式车站一般由三洞构成(特殊条件下也有两洞结构),由于三洞分离,结构侧向开口面积大,群洞效应突出,必须合理组织主体群洞结构的总体施工顺序,才能确保结构安全,加快施工进度。1 工程概况北京地铁光华路车站,位于东三环路京广桥引桥南侧规划的商务中心街与东三环路的交叉路口上。车站主体采用单跨三洞地下局
3、部双层分离岛式结构,南北向布置,中间为双层结构,两侧站台为单层结构,三洞间以通道相连,详见图1所示。车站总长169.2m,总宽度46.7m,线间距40m。共设东南、东北、西南、西北四个出入口,两个风井和风道分别位于车站南北两端,并同时作为施工期间的施工通道。中洞为单跨双层结构,埋深8m,开挖宽度14.4m,高15.5m,采用洞桩法施工。首先施作两侧小导洞,再在小导洞内施作Φ8001200的钻孔灌注桩,桩顶设1600mm×1650mm的纵梁;然后分两步施作中洞拱部初支,即小导洞内中洞拱部初支与回填和两个小
4、导洞间的中洞拱部初支结构;最后施工中洞拱部二衬以及下部土方和结构。侧洞为单跨单层结构,埋深14m,开挖宽度10.810m,高度9.435m,采用CRD法(交叉中隔壁法)分为两层四个导洞施工。中洞与侧洞最小净间距仅为4.54m。2 工况与群洞效应分析光华路站主体中洞和近邻左右侧洞之间,呈现出复杂的群洞状态。为了取得较好的施工效应,有效地控制地表沉降和保证结构的稳定性,针对中洞和侧洞的既有设计施工参数,按照不同的工况进行群洞效应分析,以便更加安全高效的指导施工。对于主体结构的总体施工组织,首要而又关键的就是
5、确定中洞与侧洞的施工顺序。施工顺序不同,由此产生的时空效应、群洞效应也不同,因此会对结构的施工及其安全产生很大影响。对中洞而言,两侧洞的开挖是对其拱脚抗力卸载的过程;对两侧洞而言,中洞的开挖支护会在其拱部一侧产生较大的偏压,同时在中洞向下开挖的过程中会释放侧洞边墙的部分被动土压力而加大边墙的侧向变形;另外,侧洞开挖产生的土体沉降会在中洞围护桩侧产生负摩阻力,加大围护桩的荷载作用。2.1 中洞先行下的施工效应为减小以上各种不良影响,必须合理组织各洞室的施工步序,充分利用地层的时间、空间效应,降低施工的相互
6、影响。在中洞与侧洞的设计施工中,中洞对车站主体的影响较大,起主要控制作用;且按照群洞施工,先开大洞后开小洞的思想,设计总体思路为中洞先行。即先进入中洞导洞及其初支扣拱的施工,中洞的第一道预应力拉杆施作后才可进行侧洞的开挖,侧洞二次衬砌施作后才可拆除中洞的第一道拉杆,各工序之间步距应大于10m。另外,为减小侧洞开挖引起的桩侧负摩阻力,要求中洞下部土体的开挖应在侧洞开挖后进行。根据有限元分析软件模拟计算,中洞初支扣拱后,拱脚处会产生1000kN/m左右的水平推力,在如此大的偏压作用下会给侧洞的施工带来很大风
7、险。因此,设计要求在中洞拱脚处施作水平拉杆并预加450kN/根的拉力平衡对侧洞偏压。侧洞的二次衬砌封闭后拆除中洞第一道拉杆,拆除中洞第一道拉杆所释放的力经地层传至侧洞二衬,地层的被动土压力由侧洞二次衬砌承受,避免了侧洞初期支护在高应力的状态下施作二次衬砌的风险。2.2 中洞先行的主要施工难点与问题1)为平衡中洞拱脚水平推力,在桩顶纵梁处设置一道水平钢拉杆,钢拉杆需预加450kN/根的拉应力,但预拉应力施加难度很大,目前国内无成功经验。2)中洞施工涉及风道侧向开口,由于侧向开口断面很大,而现场又不具备采取
8、临时加强措施的条件,所以必须在风道二衬结构以及中洞加强环框的保护下才能进洞。如果待该段风道二衬施工完毕再开挖中洞,进而施工侧洞,工期较长。3)风道及中洞导洞初支施工完毕后,全部转入风道与主体结构相交段二衬施工,将造成大量隧道工闲置,劳动力组织不均匀,且由于工作面较少,整体工效不高。基于以上原因,中洞与侧洞的施工顺序调整为侧洞先行,即总体施工顺序为:施工两侧洞初期支护→中洞初期支护扣拱→两侧洞二次衬砌→中洞下部土方开挖及衬砌。3 施工优化3.
