深圳地铁大运枢纽站施工关键技术分析.pdf
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1、引用格式:郭海柱,张建,石晓伟.深圳地铁大运枢纽站施工关键技术分析J.隧道建设(中英文),2023,43(增刊 1):451.GUO Haizhu,ZHANG Jian,SHI Xiaowei.Crucial construction technologies for Shenzhen metro Dayun hub station J.Tunnel Construction,2023,43(S1):451.收稿日期:2022-06-30;修回日期:2023-02-02基金项目:广东省普通高校特色创新项目(2020KTSCX300)第一作者简介:郭海柱(1980),男,河南南阳人,2009 年
2、毕业于同济大学,结构工程专业,博士,高级工程师,现从事地下工程相互作用、建筑 BIM技术等方面的教学与科研工作。E-mail:48101134 。深圳地铁大运枢纽站施工关键技术分析郭海柱1,张 建2,石晓伟2(1.深圳信息职业技术学院交通与环境学院,广东 深圳 518172;2.深圳市地铁集团有限公司,广东 深圳 518000)摘要:深圳地铁大运枢纽为地铁 3、14、16 号线和城际 33 号线换乘枢纽,采取先施工地下部分保证地铁开通运营,后施工上盖物业部分,最终形成大运枢纽站城一体化地标项目。在大运枢纽地下空间开发中存在对运营车站和高架桥保护、超净空大直径桩基施工、新建车站超深基坑开挖、交通
3、核盖挖逆作法施工、已运营车站屋顶大型钢结构改造等技术难题。通过交通疏解、电子雷管爆破、注浆加固、现场监测、盖挖逆作、BIM 技术模拟分段吊装及有限元模拟验算等方法,确保大运枢纽地下工程和运营高架车站改造顺利施工。结果表明:1)采用注浆加固对 3 号线高架车站进行保护,桥墩最大沉降仅为 4.33 mm;2)采用盖挖逆作法施工控制已建车站结构变形,交通核区域周边地表最大沉降为 28.19 mm,最大水平变形为 22.19 mm。关键词:地铁;站城一体;换乘枢纽;深基坑;盖挖逆作;保护方案DOI:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.S1.052中图分类号:U 45 文献标志码
4、:A 文章编号:2096-4498(2023)S1-0451-06C Cr ru uc ci ia al l C Co on ns st tr ru uc ct ti io on n T Te ec ch hn no ol lo og gi ie es s f fo or r S Sh he en nz zh he en n MMe et tr ro o D Da ay yu un n H Hu ub b S St ta at ti io on nGUO Haizhu1,ZHANG Jian2,SHI Xiaowei2(1.School of Transportation and Enviro
5、nment,Shenzhen Institute of Information Technology,Shenzhen 518172,Guangdong,China;2.Shenzhen Metro Group Co.,Ltd.,Shenzhen 518000,Guangdong,China)A Ab bs st tr ra ac ct t:Shenzhen Metro Dayun Hub Station is a transfer hub among Metro Lines 3,14,16,and Inter-city Line 33.The underground part shall b
6、e constructed first to ensure the operation of the metro,and then the property part shall be constructed to form the landmark project of the integration of the Grand Transport Hub Station and City.In the development of underground space,there are some technical problems,such as the protection of ope
7、rating station and viaduct,the construction of large-diameter pile foundation with super clearance,the excavation of super-deep foundation pit in new station,the top-down construction of traffic core,and the transformation of large steel structure on the roof of existing station.Therefore,technical
8、measures such as traffic dredging,electronic detonator blasting,grouting reinforcement,field monitoring,top-down construction method,section hoisting simulated by building information modeling technology,and finite element simulation and checking calculation are adopted to ensure the smooth construc
9、tion of the underground engineering of Dayun hub and the transformation of operational elevated station.The results show that the maximum settlement of pier is only 4.33 mm after grouting reinforcement of elevated station of Line 3;the top-down construction method is adopted to control the structura
10、l deformation of the built station,resulting in maximum surface settlement around the traffic core area of 28.19 mm and the maximum horizontal deformation of 22.19 mm.K Ke ey yw wo or rd ds s:metro;station-city integration;metro transfer hub;deep foundation pit;top-down construction method;protectio
11、n scheme隧道建设(中英文)第 43 卷0 引言站城一体化开发模式是以轨道交通建设为触媒,聚集资本、重塑城市形象、提升城市片区效率与竞争力的一种城市发展模式。该理念起源于日本,其本质是轨道交通和城市相辅相成,实现共同发展的城市发展模式。目前我国城市轨道交通进入高质量发展阶段,结合轨道交通进行“站城一体化”的开发愈发受到关注,是城市实现紧凑发展、空间品质和活力提升的有效方法1-3。国内学者基于地铁换乘枢纽、TOD 项目等开发建设进行了站城一体化开发的研究。如关继发4、张文军5、覃晴6、龙喜安7、何建平等8结合北京、上海、深圳、佛山等城市轨道交通枢纽站城一体化开发案例,重点从规划设计角度研究
12、了其政策、开发模式、客流、设施规模等问题,总结出统一主体规划、同步设计实施的开发模式,提出政策、体制、立法等方面的创新。然而,地铁大型枢纽项目一体化建设还存在近接施工相互影响1、拆除改造已有站城、地下地上接口预留等难题9。本文以深圳地铁大运枢纽项目为例,探究大运枢纽施工过程中的关键技术问题。1 工程概况深圳地铁大运枢纽项目位于深圳市龙岗区大运站西侧,龙岗区是东部中心和高端商务集聚区、国家产城融合示范区、绿色低碳发展引领区。大运站距离深圳市中心 25 km,距离龙岗区人民政府 4 km,通过地铁 3号线将深圳中心区和龙岗区联系起来。大运枢纽位于龙岗区龙飞大道与龙岗大道交叉口南侧,沿龙岗大道西侧呈
13、南北向布置,临近既有地铁 3 号线大运站,如图1 所示。图 1 大运枢纽项目平面位置示意图Fig.1 Plan layout of Dayun hub 大运枢纽为地下 3 层双岛四线车站和同台同向换乘车站,并与既有 3 号线、规划 33 号线换乘。同时,为了缝合地铁 3 号线对大运枢纽片区东西两侧地块的割裂,将龙岗大道下沉,与枢纽同期建设,西侧下沉隧道与枢纽大小里程区间及车站合建,长 597 m,东侧下沉隧道与附属合建,长 320 m,总建筑面积约 15.78万 m2,如图 2 所示。本工程沿纵向地质差异较大,枢纽小里程段主要地层由上至下依次为素填土、局部粉细砂层、粉质黏土。枢纽中段地层由上至
14、下依次为素填土、全风化砂岩、土状强风化砂岩、块状强风化砂岩,局部中风化砂岩凸起。枢纽大里程段地层由上至下依次主要为素填土、粉质黏土、微风化灰岩。其中,大里程 90 m 为岩溶强发育区,场区内地下水主要为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水,地下水位埋深 3.96.2 m。该段揭露可溶岩的钻孔共计 56 个,其中 34 个钻孔揭露到溶洞或溶隙,共发现溶洞(隙)33 个,为强发育地区。2 施工重难点分析大运枢纽在建设过程中存在以下重难点:1)大运枢纽工程施工环境复杂,交通繁忙。本工程位于龙岗大道主道上,与地铁 3 号线紧贴,车流、人行密集。施工前须做好合理的交通疏导方案、3 号线的人行导向、多路公交
15、停靠位安排等。采取确实可行的方案,保证既有 3 号线正常运营和龙岗大道交通顺畅。2)既有地铁 3 号线的安全防护。编制可行的围护结构、土方开挖、石方爆破、既有线保护施工方案并论证,做好变形监测和应急预案。3)基坑超大超深。大运枢纽及交通核基坑长度达 375 m、宽 63 137 m、深 25 m,属目前国内少有的地铁基坑。采用分区分段开挖施工,其中枢纽 14、16 号线换乘车站基坑明挖,交通核区域基坑盖挖逆作,如图 3 所示。4)岩溶发育区对车站基坑、区间隧道安全稳定性及工期影响大。岩溶发育区围护结构及立柱桩施工可能诱发岩溶区地面塌陷,围护结构及立柱桩底可能下沉导致基坑开挖的纵、横向失稳,可能
16、出现基底冒顶或塌陷、片帮,底板下沉等风险。5)地铁车站及区间施工可能引起溶洞周边地层的岩溶水剧烈变化,从而将岩溶水排干并带走充填物,地层应力重分布造成地表开裂下沉、围护结构失稳。6)既有 3 号线车站钢结构改扩建。改造内容为新建东侧及西侧平台及站台,新建钢结构雨棚,拆除既有雨棚,车站上部结构安装及装饰工程等。254增刊 1 郭海柱,等:深圳地铁大运枢纽站施工关键技术分析图 2 大运枢纽项目基坑群及结构形式示意图(单位:m)Fig.2 Foundation pits and structures of Dayun hub(unit:m)图 3 大运枢纽交通核盖挖区域布置图Fig.3 Top-do
17、wn constructed areas of Dayun hub3 施工方案及关键技术措施3.1 低净空全套管咬合桩施工如图 4 所示,紧邻既有 3 号线大运高架站,大运枢纽东侧 521 m 围护结构采用全荤桩咬合桩,全套管跟进的施工工艺。围护结构外边线距 3 号线高架承台边最小净距为 1.55 m。有 120 m 长围护结构位于既有 3号线大运站翼缘板下方,距既有车站翼缘板底为 5.86.7 m,其余距高架桥梁底为 10.415.8 m。施工措施有:1)围护结构施工区域,共安排 15 个工作面,配 15套设备。2)每个工作面区域大小为 30 m 10 m(长宽),每个工作面 1 套施工设备
18、,由全套管全回旋钻机+低净空履带吊(出渣)+1 台混凝土罐车组成。低净空全套管咬合桩施工的关键技术是采用低净空履带吊进行钢筋笼、出渣等吊装运输,防止碰撞既有大运站结构。图 4 3 号线高架站下桩基施工示意图Fig.4 Pile foundation construction under Line 3 viaduct3.2 既有 3 号线保护方案与措施既有 3 号线区间高架桥和车站采用桩基+承台、桩基+框架等结构形式,其结构对不均匀沉降、施工振动等较为敏感,所以新建车站基坑施工时重点控制围护结构和地层的变形。为此,采取以下保护方案和措施:1)距离桥桩一侧围护结构采用 1 500 1 150 全荤
19、咬合桩,内支撑采用 4 道混凝土桁架支撑,控制地层变形,围护采用全套筒全回旋工艺施工,减小围护桩施工期间对既有桩基的扰动10。2)基坑临近高架桥20 m 范围内采用数码雷管微振动控制爆破或机械开挖,高架桥下控制振速为 1 cm/s,减小硬岩区爆破开挖对既有结构的扰动。3)对既有桩基承台与既有车站下承台间进行注浆与跟踪注浆加固,如图 5 所示,通过事前加固可以进一步减小既有结构的变形。4)采用自动化监测,施工期间加强监测,根据监测情况对桥桩进354隧道建设(中英文)第 43 卷行跟踪注浆11。5)低净空冲抓斗及履带吊均自带限位功能,根据最低作业高度设置好高度、角度后将其锁死,司机操作时不会因个人
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