大跨浅埋暗挖地铁车站超近距下穿运营地铁车站设计.docVIP

大跨浅埋暗挖地铁车站超近距下穿运营地铁车站设计 　　摘要：本文主要以北京地铁四号线宣武门车站下穿既有线设计为例，介绍了大断面暗挖地铁车站下穿既有运营地铁车站设计，根据使用功能要求、结合工程地质水文地质条件及周边环境等因素，通过方案比选、有限元结构计算、工程类比等手段，确定经济、合理安全的设计方案，最后通过分析总结，并结合现场施工情况，找出结构设计中的关键点和技术创新点，以期对今后同领域的地铁穿越既有线工程设计具有一定的参考价值。 　　关键词：地铁下穿既有线自动化监测结构设计有限元分析 　　 　　 　　中图分类号：TU318文献标识码： A 　　0 引言 　　随着城市轨道交通的快速发展，地铁建设和周边地上、地下建构筑物、市政管线及地面交通的矛盾日益突出，特别是地铁线网规划的矛盾，而浅埋暗挖法能够很好的解决这一矛盾。 　　1 工程概况 　　宣武门站是北京地铁四号线全线甲级站之一，全线唯一全暗挖车站。设计标准：使用年限为100年，防水等级为一级，8度抗震设防。车站位于宣武门内、外大街与宣武门东、西大街交叉路口下，南北走向。 　　车站周边环境复杂，是繁华的商务、商业、办公区。主要有越秀大饭店、庄胜崇光百货、国际新闻中心、天主教爱国会的南堂等。站址区地面以下管线密布，纵横交错，包括盖板河、热力方沟、电力管沟、雨污水、燃气等大小管线100多条。 　　 　　图1-1 宣武门站站位图 　　车站主体需要下穿既有地铁2号线宣武门站，两条线采用站厅-站台“十”字通道换乘方式。 　　车站总长度187.9m。结构顶平均覆土8.1米，底板埋深23米。车站结构形式采用两端双层岛式站台，中间单层侧式站台。双层段设计采用双层三跨三拱的结构形式，标准段结构宽23m，高17m；中间下穿既有地铁站采用分离单层单洞平顶直墙结构，单洞结构宽9.9m，高8.9m，两个洞结构宽23.8m，双洞之间水平净距为4.1m。双层段采用洞柱法施工，中间下穿既有地铁线段采用浅埋暗挖“CRD”工法分四步施工。 　　 　　图1-2 宣武门站总平面图 　　 　　图1-3 下穿既有线段结构断面图 　　2 工程特点及难点 　　2.1 工程风险大 　　既有2号线宣武门站结构1969年竣工投入运营，建成年代相对久远，车站结构为钢筋混凝土矩形框架结构。车站结构长172.33m，宽19.7m，高7.85m；底板厚度0.9m，侧墙厚度为0.7ｍ，顶板厚度1.0m；每27m设置一条变形缝。 　　 　　图2-1 既有地铁宣武门站结构断面图 　　目前该站客流量大，运营任务相当繁重，一旦出现安全问题后果不堪设想。因此，对新建宣武门车站的施工要求非常高，要求既有结构最大沉降不能大于10mm，变形缝差异沉降不大于5mm，这对设计工作是一个很大的挑战。因此在下穿施工前，需要对既有线结构现状进行全面的调查评估，据以制定保证既有线运营安全的施工技术措施。 　　2.2 工程地质复杂 　　车站下穿既有线单层段顶部位于中粗砂层中,覆土厚约14.3m。既有车站底板与新建车站单层段顶板之间地层上层为中细砂层，下层为粉质粘土层，有少量上层滞水，下层为卵石圆砾层。潜水位：25.0m。地下水对车站有一定的威胁。 　　2.3 周边环境复杂 　　车站站址范围内城市道路已基本形成，地势平坦。宣外大街段红线宽70m，宣内、宣东、宣西大街红线宽90m，它们是横穿“老北京城”的主干道，交通任务繁重。宣武门站站址区地面以下2～5m范围密布市政管线，地下管线包括盖板河、热力管沟、电力沟、污水管、上水管、煤气管、通信电缆等，均位于车站主体上方，而且管线的直径都比较大，距结构近、变形敏感性强，相当一部分存在老化问题，大大增加了设计难度。因此有效的安全保护措施非常重要。 　　3 关键技术及创新点 　　国内首次软弱地层中大跨浅埋暗挖地铁车站超近距下穿运营地铁车站。新建结构顶与既有地铁站结构底板底竖向净距仅有1.9m。既有地铁站建成年代久远，对变形和沉降相当敏感，施工过程中不能影响其正常运营，要求既有结构底板沉降控制在10毫米以内，换乘通道处底板开洞控制在5毫米以内，难度和风险相当大，这对设计是一个全新的挑战。 　　经过认真分析研究、模拟计算及多次专家论证，设计采取主要关键措施有： 　　 　　图3-1 与既有地铁关系图 　　（1）采用双排φ300大管棚超前支护，形成板梁支护体系，有效阻隔开挖过程中应力损失上移对既有地铁造成影响。 　　 　　图3-2 下穿既有线保护措施图 　　 　　图3-3 管棚布置图 　　（2）开挖轮廓线外2米范围内进行预注浆加固，减小地层扰动对既有地铁的影响。 　　 　　图3-5 注浆加固断面图 　　（3）开挖过程中严格执行浅埋暗挖十八字方针，并对既有线底板下进