杭州地鐵試驗(yàn)車站的設(shè)計(jì)與施工

杭州地鐵試驗(yàn)車站的設(shè)計(jì)與施工

摘要杭州地鐵秋濤路站位于汽車南站附近，橫跨秋濤路，下穿新開(kāi)河。全長(zhǎng)260米，寬米，埋深-18米，有6個(gè)出入口。車站結(jié)構(gòu)為地下雙層島式車站，采用明挖法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔咬合灌注樁。工期2年，總投資約億元，土建費(fèi)用為8600萬(wàn)元。本文分析了設(shè)計(jì)特色、工程技術(shù)特點(diǎn)和難點(diǎn)，介紹了鉆孔咬合樁的施工要點(diǎn)，并提出了建設(shè)性的意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：地鐵；鉆孔咬合樁；基坑支護(hù)；設(shè)計(jì)

Abstract:TheteststationliesnearBusterminalS.,acrossQiutaoRdandunderXinkairiver.Therearesixoutletswith260minlengthandinwidthforthisstation.Theundergroundstructurehastwolevelsintypeof“island”.Usingcut-and-coverconstructionmethodandmechanizedhole-bitingpiletechnology,itwillbecompletedin2years,funding170millionyuan(RMB)includinglandrequisitionandbuildingsdemolitionetc.Thebudgetincivilworksis86million.Thesecontentsareanalyzedindesigncharacteristics,technicaldifficultiessuchasbitingpiles,buildingnearsiteprotection,riverdamandundergroundwatersuggestionsarealsomadeinthispaper.

Keywords:metro;mechanizedholebitingpile;design

1工程概況

地鐵試驗(yàn)段秋濤路車站位于汽車南站附近，沿錢江新城婺江路，橫跨秋濤路，并穿越新開(kāi)河。周邊環(huán)境復(fù)雜，管線眾多，交通繁忙。車站總長(zhǎng)，總寬，埋深-18m。結(jié)構(gòu)頂板覆土約5m。設(shè)有2座風(fēng)道，6個(gè)出入口。車站結(jié)構(gòu)為地下雙層島式車站，站臺(tái)寬度10m，總高。設(shè)計(jì)概算億元，工期24月。車站平面示意圖，見(jiàn)圖1。

2．工程地質(zhì)與水文條件

該工程位于錢塘江河口相沖海積堆積的粉性土及砂性土地區(qū)。工程地質(zhì)土層總體特征是高含水量和大孔隙比、高壓縮性、低強(qiáng)度。砂質(zhì)粉土，松散-中密，透水性強(qiáng)，易產(chǎn)生流沙、涌水；淤泥質(zhì)粘土，流塑~軟塑狀、高靈敏度、具觸變、流變特性弱透水；粉質(zhì)黏土，可塑-硬塑，中等壓縮性。圍巖分類均為I類。另外，在車站基坑范圍內(nèi)有古海塘，有條石。地下水分布為兩個(gè)含水層，即淺層潛水和深層承壓水。

3．建筑設(shè)計(jì)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該車站設(shè)計(jì)新穎，富有創(chuàng)意。由于新開(kāi)河的原因，大膽采用長(zhǎng)度達(dá)56m的超大型橢圓中庭式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，視野開(kāi)闊，現(xiàn)代感強(qiáng)。同時(shí)，充分考慮人防、消防、防水以及無(wú)障礙設(shè)施及站臺(tái)屏蔽門系統(tǒng)，機(jī)電及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)先進(jìn)，出入口達(dá)6個(gè)，完善的功能布局極大地方便乘客乘坐的需要。車站透視圖見(jiàn)圖2。

車站基坑支護(hù)采用鉆孔咬合灌注樁，樁長(zhǎng)35、33和28m不等。內(nèi)設(shè)Φ609的鋼管支撐6道，縱向間距4m。出入口部分基坑最埋深13m，采用SMW工法，樁徑Φ850。車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖3。

4．工程特點(diǎn)與技術(shù)難點(diǎn)

4．1工程特點(diǎn)

意義深遠(yuǎn)

地鐵一號(hào)線工程是我市歷史上投資最大的城市基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，已經(jīng)列為杭州市“十大工程”之一和省市重點(diǎn)工程項(xiàng)目。地鐵試驗(yàn)段工程的開(kāi)工標(biāo)志著從“紙上談兵”的規(guī)劃論證階段正式轉(zhuǎn)入“實(shí)施建設(shè)”階段，這是一次20年來(lái)的大跨越和實(shí)現(xiàn)“地鐵夢(mèng)”的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。因此，試驗(yàn)段工程必須確保工程質(zhì)量、安全和工期，做到萬(wàn)無(wú)一失。

外部環(huán)境復(fù)雜

該車站橫跨城市主干道秋濤路，交通繁忙，只能倒邊施工；穿越新開(kāi)河，不能斷流。車站范圍還涉及橋梁的撤除和復(fù)建；用地性質(zhì)復(fù)雜，集體土地和國(guó)有土地混雜其間，企業(yè)包括國(guó)有、集體和合資等，有住宅、商鋪，須拆遷18000平方米，動(dòng)遷難度大；建設(shè)單位涉及錢江新城指揮部、市河道指揮部、上城區(qū)農(nóng)居中心等4家單位，協(xié)調(diào)難度大；管線種類多，數(shù)量達(dá)25條，有的埋深達(dá)6米，管徑1200mm，管線保護(hù)和遷改難度大。

基坑深

由于要穿越新開(kāi)河，車站又要貫通，車站的底板埋深-18米，樁長(zhǎng)達(dá)33~35米。

施工工序多

車站工程涉及鉆孔咬合樁、SMW工法樁、旋噴攪拌樁加固、截流圍堰、基坑開(kāi)挖與結(jié)構(gòu)施工等多道工序，工序間相互穿插和制約，項(xiàng)目管理難度高。

技術(shù)難點(diǎn)

鉆孔咬合灌注樁施工

鉆孔咬合灌注樁在國(guó)內(nèi)屬于新工藝，施工設(shè)備少，可施工25米以上樁長(zhǎng)的更少。灌注樁緩凝和垂直度的監(jiān)測(cè)與控制以確保止水是難點(diǎn)之一。

周邊建筑物保護(hù)

基坑附近米處有一幢9層簡(jiǎn)易框架樓房，有50多戶居民，夯擴(kuò)短樁長(zhǎng)僅6-7米。椐測(cè)量，現(xiàn)已發(fā)生位移。按常規(guī)采用旋噴樁加固保護(hù)。加固方案必須確?；娱_(kāi)挖過(guò)程中樓房的不開(kāi)裂及居民安全。

交通組織

采用倒邊施工的方案，必須確保軍便梁或排樁能夠承受重載車輛不間斷的通行，而不影響基坑開(kāi)挖安全及保證道路不沉陷。

基坑施工降水

根據(jù)水文資料，有潛水層和承壓水?；泳c(diǎn)降水方法是保證基坑開(kāi)挖安全的關(guān)鍵。

河流圍堰

新開(kāi)河具有城市排洪和景觀功能，不能斷流。施工時(shí)圍堰加Φ1000泄洪管，以保證泄洪要求。但是在圍堰上實(shí)施鉆孔咬合樁存在一定的技術(shù)問(wèn)題。

5．鉆孔咬合灌注樁施工

鉆孔咬合樁是一種新型的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，由于其樁心相互咬合，解決了傳統(tǒng)排樁相切時(shí)防水效果差的問(wèn)題。該工藝最近已經(jīng)在深圳地鐵和南京地鐵等工程中得到應(yīng)用，也用于杭州市新城暗挖隧道的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中。該工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：防水效果好；成孔垂直精度高；套管護(hù)壁，干孔作業(yè)，無(wú)泥漿、無(wú)沖擊、無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪聲，能安全文明施工；投資相對(duì)節(jié)省?？蓮V泛應(yīng)用于富水軟土、砂層和黏土地層的基礎(chǔ)工程，缺點(diǎn)是孔深大于25米的設(shè)備少，需要從境外購(gòu)買或租賃。

鉆孔咬合樁有兩種樁型，A樁為素混凝土樁，B樁為鋼筋混凝土樁。采用套管護(hù)壁成孔，先間隔施工A樁，在A樁混凝土初凝前，用液壓套管鉆機(jī)切割A(yù)樁部分樁體后施工A樁之間的B樁，最終形成A樁和B樁的咬合結(jié)構(gòu)。第一序采用超緩凝砼灌注，確保第二序的順利成孔。遇到孤石時(shí)采用沖擊錘擊碎。鉆孔咬合樁的施工難點(diǎn)在于A樁混凝土的緩凝和鉆孔過(guò)程中的垂直度的控制。

由于孔深25米以上和地質(zhì)條件，本工程采用3臺(tái)全套管鉆機(jī)設(shè)備組合形式進(jìn)行鉆孔咬合樁施工。全液壓套管鉆機(jī)的型號(hào)有VLM20型和VRM2000型，旋挖鉆的型號(hào)有SD205-2型和C600型兩種。

根據(jù)旋挖鉆機(jī)鉆頭提升高度及作業(yè)半徑，在套管鉆機(jī)前搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)，將旋挖鉆置于平臺(tái)上，旋挖鉆機(jī)可隨作業(yè)平臺(tái)牽引滑行就位。平臺(tái)內(nèi)凈空高度要高于壓管機(jī)的最高行程高度，平臺(tái)頂高度應(yīng)滿足套管接長(zhǎng)時(shí)套管頂與旋挖鉆頭間的最小作業(yè)空間。鉆孔咬合樁施工流程為：場(chǎng)地平整--導(dǎo)墻--樁機(jī)就位--吊裝套管—測(cè)垂直度—壓入套管—抓斗取土—套管鉆進(jìn)—測(cè)量孔深—吊放鋼筋籠—混凝土灌注—測(cè)定—樁機(jī)移位。

6．結(jié)論與建議

由于各地的地質(zhì)條件不同，施工方法具有明顯的地域特性

杭州地鐵試驗(yàn)段工程為弄清軟土和粉土條件下進(jìn)行大規(guī)模施工積累施工和管理經(jīng)驗(yàn)。一般試驗(yàn)段選擇在具有地質(zhì)代表性、拆遷少，易實(shí)施的地段，或影響工期的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。而杭州市地鐵試驗(yàn)段秋濤路站地質(zhì)條件復(fù)雜、交通繁忙、動(dòng)遷量大，具有市區(qū)施工的代表性。同時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用新型的鉆孔咬合樁工藝，值得很好總結(jié)。

車站設(shè)計(jì)方案切實(shí)可行，但實(shí)施難度大

車站設(shè)計(jì)方案橫跨城市主干道，下穿新開(kāi)河，地下雙層貫通，有6個(gè)出入口。雖然工程難度和投資增加許多，但是從城市發(fā)展和吸引客流的長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看是值得的。

車站設(shè)計(jì)的平面布置及出入口的位置還有優(yōu)化和改進(jìn)的余地

設(shè)計(jì)人員一定要多次深入現(xiàn)場(chǎng)踏勘，比如9層樓房的保護(hù)問(wèn)題涉及資金上千萬(wàn)元。設(shè)計(jì)概算中的動(dòng)遷費(fèi)用估算嚴(yán)重偏低也值得我們吸取教訓(xùn)。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案需要充分論證

鉆孔咬合灌注樁有其許多優(yōu)點(diǎn)，但是樁長(zhǎng)超過(guò)25米由于可選液壓鉆機(jī)稀少，嚴(yán)重影響工期。應(yīng)該與地下連續(xù)墻方案進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選。但是在樁長(zhǎng)在18米左右的圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有一定的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)在據(jù)報(bào)道，SMW樁工法已用于地鐵工程而且達(dá)到-16米的記錄。因此，同