北京地鐵五號線和平里北街站結構設計的幾個問題【摘 要】 從北京地鐵五號線和平里北街站結構設計中既有管線道路的改移、交通疏解、危房保護的等方面,闡述了結構設計過程中幾個問題的處理方法。 【關鍵詞】 管線道路改移; 交通疏解; 危房保護1工程概況1 .1 地理位置 北京地鐵五號線和平里北街站位于和平里西街與和平里北街的交叉路口,沿和平里西街規劃道路中心線呈南北縱向布置,車站主體北端跨交叉路口,東北風道臨近且平行于和平里北街道路及民族樓6號樓(見圖1)。
1 .2 結構概況 本工程為明挖順作的地下二層島式車站,基坑長170 4m,寬21 7m,深16 2～18 2m。車站主體結構采用兩層三跨現澆鋼筋混凝土閉合式框架結構。車站主體及雙層風道圍護結構采用ф800鉆孔灌注間排樁,樁距為1 6m;其余單層風道及通道的圍護結構采用ф600鉆孔灌注間隔排樁,樁距1 2m; 樁間采用鋼絲網噴混凝土護面。支撐采用ф609鋼支撐,盾構井基坑設置4道橫向水平支撐,車站主體標準段設置3道橫向水平支撐(見圖2)。1 3 工程地質 本站的地質主要由第四紀粘性土、砂及碎石類土構成,其下部廣泛分布第三紀地層。各土層自上而下依次為:(1)第一層為填土層,稍濕,含磚渣、灰渣等,層厚2m左右。(2) 第二層為粉土、粉質粘土和中細砂層的互層,局部有粉細砂透鏡體。層厚為18～20m,地基承載力標準值為130～220kPa。(3)第三層為第四紀晚更新世沖洪積層卵圓石礫、中粗砂和砂卵石層,本層埋深為20m左右,層厚為18m左右。卵石直徑2～40mm。地基承載力標準值:中粗砂層為210～240kPa,卵圓石礫層為230～350kPa。1 4 水文地質條件(1)上層滯水:該層水位標高為38 94～41 66m,水位埋深為2 46～4 72m,主要接受大氣降水和綠地灌溉水垂直滲透補給和管溝滲漏補給。(2)潛水:該層水位標高為30 38～30 77m,水位埋深為13 05～13 35m,地下水徑流方向為自西向東,與線路方向近于直交。(3)承壓水:水位標高為17 66～18 41m,水位埋深為25 02～26 00m,地下水徑流方向為自西向東,與線路方向近于直交。2幾個問題的處理方法2.1 施工期間的管線道路改移 本車站位于北京和平里北街與和平里西街的交叉路口下。現狀交叉路口南側的和平里西街東側為一片小公園和臨時建筑物,均侵入規劃的道路紅線范圍。路口以北的和平里西街兩側均為農貿市場的臨時建筑和攤位。和平里西街規劃紅線寬為65m,規劃道路尚未實施,其現狀道路為7m寬,車流量小,也無公共交通車輛行駛。和平里北街南側是以百貨、副食、餐廳為主的沿街商店,北側是農貿市場。和平里北街是該地區東西向的交通干道。該車站位于規劃要求的舊城改造開發區拆遷范圍,現狀道路狹窄,車流量小,周圍房屋低矮破舊,需拓寬改造現狀道路。并且要求在施工過程中不能斷道,所以在其施工時考慮了第二次道路及管線改移。各種管線應根據各自位置和埋深與車站的關系,分別涉及到管線改移、支吊和保護等幾個方面的問題在此處不作介紹。2.2 施工期間的交通疏解 在和平里北街與車站相交的地方,為保證主體結構施工期間和平里北街有雙向四車道的通行能力,及6m寬的非機動車道和人行道。可以采用以下處理辦法來解決。 (1)一種方案是在車站主體與和平里北街相交處20m范圍設置兩道封堵墻,首先澆注北端的主體,在北端主體施工完畢后,恢復其道路行駛能力,讓和平里北街倒邊通行,然后再按步驟打掉臨時封堵墻,澆注南邊主體。此方案在實施過程中造成極大浪費,還會使施工期限延長,另還會使主體結構本身的整體性受到一定的影響。 (2)另一種方案是在和平里北街方向的車站主體圍護樁頂搭設20m寬的臨時軍用便橋。其下面的基坑內的土只有在軍用便橋的兩邊向外掏,雖然這樣增加了施工難度,但此舉措,一方面解決了車站施工過程中車輛受阻的實際問題,另一方面也能使車站的主體結構施工能整體完成。(詳見圖3)。 附屬工程施工期間及道路倒邊后,東西向行駛的車輛可通過在緊鄰和平里北街北側的車站上鋪設的20m寬的臨時道路通行,維持既有14m寬雙向四車道通行能力,同時還保證有6m寬的非機動車道及人行道。橫跨和平里北街的通道采用暗挖法施工,地面交通將不受影響。南北向的和平里西街同道路倒邊前,維持既有兩車道通行能力。在施工跨越和平里西街的西北出入口人防段時,將和平里西街部分道路臨時改移到主體結構上,也能保證既有的通行能力。 總之,交通疏解按方案二實施后,車站施工期間的東西、南北向交通都暢通無阻,也省時省事,還節約投資成本,而且主體結構的施工也能保證了其連續性、安全性。2.2 民族樓6號樓邊上東北風道基坑的加固處理 東北風道基坑邊上的民族樓6號樓,是建于50年代的住宅樓,已鑒定為危樓。但在北京地鐵五號線施工期間,民族樓6號樓不撤除,故必須對房屋進行保護,對風道基坑進行加固,以保證民族樓的絕對安全。2.2 1 東北風道周邊建筑物調查、管線調查及相對關系 東北風道緊貼民族樓6號樓,相對位置為平行布置,平行長30 8m,基坑北側邊緣距民族樓陽臺僅7 5m,中間存在有一條?500自來水鋼管,一條?1000混凝土污水管,2條電信光纜。東北風道和附近建筑物、地下管線的相對關系(見圖4)。2.2 2 民族樓6號樓的保護措施 根據和平里北街站車站主體的開挖及結構施工時引起的地表沉降分析,為保證現有狀況的民族樓6號樓安全,把6號樓沉降控制到最小,不大于12mm,其預警值為70%。采取以下施工措施:(1)施作止水圍幕。在東北風道基坑東側和北側即東北風道基坑與民族樓6號樓之間靠近基坑圍護樁外側施做單排?450@300旋噴攪拌樁,以形成一道止水帷幕,防止地層失水造成沉降。 (2)在土方開挖前20天對東北風道基坑南側采用輕型井點進行降水,北側不降水。(3)土方開挖過程中在基坑北側和東側圍護樁間粉細砂層上下各1m范圍內施打?42小導管,注超細水泥漿,水灰比為0 75～1,注漿壓力控制在0 3～0 5MPa。在基坑北側、東側樁間掛網噴射C20混凝土,樁間厚150mm;基坑南側樁間掛網噴射C20混凝土,樁間厚100mm。(4)加密鋼支撐并調整支撐間距。在與民族出版社6號樓平行38 8m的范圍內,東北風道結構鋼支撐由原設計兩道支撐加密到三道支撐。加大鋼支撐的預加應力,由原設計應力值的50%提高到70%,豎向第一道支撐預加應力為280kN,第二道支撐預加應力為560kN,第三道支撐預加應力為420kN。(5)加大基坑墊層厚度,由原設計16cm改為30cm,混凝土等級為C20。以及時控制基坑底部的樁體變形,減小樁體位移。(6)在結構混凝土施工時,嚴格按照設計和施工規范進行,結構混凝土沒有達到設計要求拆除支撐,堅決不能拆除支撐。(7)車站開挖過程中嚴格按照施工組織設計的施工程序進行,臺階式分層開挖,及時架設鋼圍檁及鋼支撐,確保不欠撐,鋼圍檁與樁間填充C25水泥砂漿,保證接觸密實。(8)在結構混凝土施工中,層板結構混凝土強度達到設計強度的70%以上后才可拆除相鄰一層圍護結構的橫向支撐。(9)嚴格控制降水量。車站開挖前做到一次性降水到設計基坑底1 0m,車站開挖過程中加強擋水,減小樓房附近的地下水土流失。(10)基坑北側?1000污水管滲漏水較嚴重,對其采用PVC防水材料做內襯管進行導流,以減少滲漏。(11)結構施工期間對圍護結構和地面建筑物進行監測,監測項目包括:樁頂水平位移、樁身變形、鋼支撐軸力、地表沉降、地下水位、樓房水平和傾斜等。嚴密監測地層和地表變形情況,做到每日一報,并及時進行分析反饋。(12)施工應遵循“分段、分層、對稱、平衡、快速開挖、快速支撐、快速施工”的原則,充分利用時空效應,減少變形量(見圖5)。 按此方案對東北風道基坑進行止水、加固等措施,在施工過程中對民房和圍護樁進行嚴密監測,其結果是民房的最大沉降量累計只有5mm左右,樁的水平位移也只有5mm左右,未到設計時的沉降預警值,達到了滿意的效果。既保護了民族樓6號樓和東北風道基坑的安全,也保證了工期的如期完成。3結束語 本工程的圍護結構及支撐體系安全、穩定。施工過程中對周邊建筑、道路的變形監測結果表明,所采用的基坑支護綜合處理方案是有效的,充分發揮了圍護結構及支撐體系的作用。達到了施工周期短、投資少和保證基坑及周邊建筑安全的目的。參考文獻[1] GB50157-2003,地下鐵道設計規范[S].[2] 龔嘵南,高有潮.深基坑工程設計施工手冊[M].中國建筑工業出版社,1998 9(1).
1 .2 結構概況 本工程為明挖順作的地下二層島式車站,基坑長170 4m,寬21 7m,深16 2～18 2m。車站主體結構采用兩層三跨現澆鋼筋混凝土閉合式框架結構。車站主體及雙層風道圍護結構采用ф800鉆孔灌注間排樁,樁距為1 6m;其余單層風道及通道的圍護結構采用ф600鉆孔灌注間隔排樁,樁距1 2m; 樁間采用鋼絲網噴混凝土護面。支撐采用ф609鋼支撐,盾構井基坑設置4道橫向水平支撐,車站主體標準段設置3道橫向水平支撐(見圖2)。1 3 工程地質 本站的地質主要由第四紀粘性土、砂及碎石類土構成,其下部廣泛分布第三紀地層。各土層自上而下依次為:(1)第一層為填土層,稍濕,含磚渣、灰渣等,層厚2m左右。(2) 第二層為粉土、粉質粘土和中細砂層的互層,局部有粉細砂透鏡體。層厚為18～20m,地基承載力標準值為130～220kPa。(3)第三層為第四紀晚更新世沖洪積層卵圓石礫、中粗砂和砂卵石層,本層埋深為20m左右,層厚為18m左右。卵石直徑2～40mm。地基承載力標準值:中粗砂層為210～240kPa,卵圓石礫層為230～350kPa。1 4 水文地質條件(1)上層滯水:該層水位標高為38 94～41 66m,水位埋深為2 46～4 72m,主要接受大氣降水和綠地灌溉水垂直滲透補給和管溝滲漏補給。(2)潛水:該層水位標高為30 38～30 77m,水位埋深為13 05～13 35m,地下水徑流方向為自西向東,與線路方向近于直交。(3)承壓水:水位標高為17 66～18 41m,水位埋深為25 02～26 00m,地下水徑流方向為自西向東,與線路方向近于直交。2幾個問題的處理方法2.1 施工期間的管線道路改移 本車站位于北京和平里北街與和平里西街的交叉路口下。現狀交叉路口南側的和平里西街東側為一片小公園和臨時建筑物,均侵入規劃的道路紅線范圍。路口以北的和平里西街兩側均為農貿市場的臨時建筑和攤位。和平里西街規劃紅線寬為65m,規劃道路尚未實施,其現狀道路為7m寬,車流量小,也無公共交通車輛行駛。和平里北街南側是以百貨、副食、餐廳為主的沿街商店,北側是農貿市場。和平里北街是該地區東西向的交通干道。該車站位于規劃要求的舊城改造開發區拆遷范圍,現狀道路狹窄,車流量小,周圍房屋低矮破舊,需拓寬改造現狀道路。并且要求在施工過程中不能斷道,所以在其施工時考慮了第二次道路及管線改移。各種管線應根據各自位置和埋深與車站的關系,分別涉及到管線改移、支吊和保護等幾個方面的問題在此處不作介紹。2.2 施工期間的交通疏解 在和平里北街與車站相交的地方,為保證主體結構施工期間和平里北街有雙向四車道的通行能力,及6m寬的非機動車道和人行道。可以采用以下處理辦法來解決。 (1)一種方案是在車站主體與和平里北街相交處20m范圍設置兩道封堵墻,首先澆注北端的主體,在北端主體施工完畢后,恢復其道路行駛能力,讓和平里北街倒邊通行,然后再按步驟打掉臨時封堵墻,澆注南邊主體。此方案在實施過程中造成極大浪費,還會使施工期限延長,另還會使主體結構本身的整體性受到一定的影響。 (2)另一種方案是在和平里北街方向的車站主體圍護樁頂搭設20m寬的臨時軍用便橋。其下面的基坑內的土只有在軍用便橋的兩邊向外掏,雖然這樣增加了施工難度,但此舉措,一方面解決了車站施工過程中車輛受阻的實際問題,另一方面也能使車站的主體結構施工能整體完成。(詳見圖3)。 附屬工程施工期間及道路倒邊后,東西向行駛的車輛可通過在緊鄰和平里北街北側的車站上鋪設的20m寬的臨時道路通行,維持既有14m寬雙向四車道通行能力,同時還保證有6m寬的非機動車道及人行道。橫跨和平里北街的通道采用暗挖法施工,地面交通將不受影響。南北向的和平里西街同道路倒邊前,維持既有兩車道通行能力。在施工跨越和平里西街的西北出入口人防段時,將和平里西街部分道路臨時改移到主體結構上,也能保證既有的通行能力。 總之,交通疏解按方案二實施后,車站施工期間的東西、南北向交通都暢通無阻,也省時省事,還節約投資成本,而且主體結構的施工也能保證了其連續性、安全性。2.2 民族樓6號樓邊上東北風道基坑的加固處理 東北風道基坑邊上的民族樓6號樓,是建于50年代的住宅樓,已鑒定為危樓。但在北京地鐵五號線施工期間,民族樓6號樓不撤除,故必須對房屋進行保護,對風道基坑進行加固,以保證民族樓的絕對安全。2.2 1 東北風道周邊建筑物調查、管線調查及相對關系 東北風道緊貼民族樓6號樓,相對位置為平行布置,平行長30 8m,基坑北側邊緣距民族樓陽臺僅7 5m,中間存在有一條?500自來水鋼管,一條?1000混凝土污水管,2條電信光纜。東北風道和附近建筑物、地下管線的相對關系(見圖4)。2.2 2 民族樓6號樓的保護措施 根據和平里北街站車站主體的開挖及結構施工時引起的地表沉降分析,為保證現有狀況的民族樓6號樓安全,把6號樓沉降控制到最小,不大于12mm,其預警值為70%。采取以下施工措施:(1)施作止水圍幕。在東北風道基坑東側和北側即東北風道基坑與民族樓6號樓之間靠近基坑圍護樁外側施做單排?450@300旋噴攪拌樁,以形成一道止水帷幕,防止地層失水造成沉降。 (2)在土方開挖前20天對東北風道基坑南側采用輕型井點進行降水,北側不降水。(3)土方開挖過程中在基坑北側和東側圍護樁間粉細砂層上下各1m范圍內施打?42小導管,注超細水泥漿,水灰比為0 75～1,注漿壓力控制在0 3～0 5MPa。在基坑北側、東側樁間掛網噴射C20混凝土,樁間厚150mm;基坑南側樁間掛網噴射C20混凝土,樁間厚100mm。(4)加密鋼支撐并調整支撐間距。在與民族出版社6號樓平行38 8m的范圍內,東北風道結構鋼支撐由原設計兩道支撐加密到三道支撐。加大鋼支撐的預加應力,由原設計應力值的50%提高到70%,豎向第一道支撐預加應力為280kN,第二道支撐預加應力為560kN,第三道支撐預加應力為420kN。(5)加大基坑墊層厚度,由原設計16cm改為30cm,混凝土等級為C20。以及時控制基坑底部的樁體變形,減小樁體位移。(6)在結構混凝土施工時,嚴格按照設計和施工規范進行,結構混凝土沒有達到設計要求拆除支撐,堅決不能拆除支撐。(7)車站開挖過程中嚴格按照施工組織設計的施工程序進行,臺階式分層開挖,及時架設鋼圍檁及鋼支撐,確保不欠撐,鋼圍檁與樁間填充C25水泥砂漿,保證接觸密實。(8)在結構混凝土施工中,層板結構混凝土強度達到設計強度的70%以上后才可拆除相鄰一層圍護結構的橫向支撐。(9)嚴格控制降水量。車站開挖前做到一次性降水到設計基坑底1 0m,車站開挖過程中加強擋水,減小樓房附近的地下水土流失。(10)基坑北側?1000污水管滲漏水較嚴重,對其采用PVC防水材料做內襯管進行導流,以減少滲漏。(11)結構施工期間對圍護結構和地面建筑物進行監測,監測項目包括:樁頂水平位移、樁身變形、鋼支撐軸力、地表沉降、地下水位、樓房水平和傾斜等。嚴密監測地層和地表變形情況,做到每日一報,并及時進行分析反饋。(12)施工應遵循“分段、分層、對稱、平衡、快速開挖、快速支撐、快速施工”的原則,充分利用時空效應,減少變形量(見圖5)。 按此方案對東北風道基坑進行止水、加固等措施,在施工過程中對民房和圍護樁進行嚴密監測,其結果是民房的最大沉降量累計只有5mm左右,樁的水平位移也只有5mm左右,未到設計時的沉降預警值,達到了滿意的效果。既保護了民族樓6號樓和東北風道基坑的安全,也保證了工期的如期完成。3結束語 本工程的圍護結構及支撐體系安全、穩定。施工過程中對周邊建筑、道路的變形監測結果表明,所采用的基坑支護綜合處理方案是有效的,充分發揮了圍護結構及支撐體系的作用。達到了施工周期短、投資少和保證基坑及周邊建筑安全的目的。參考文獻[1] GB50157-2003,地下鐵道設計規范[S].[2] 龔嘵南,高有潮.深基坑工程設計施工手冊[M].中國建筑工業出版社,1998 9(1).