特殊環(huán)境下地鐵車站設(shè)計———上海市軌道交通8號線人民廣場站結(jié)構(gòu)設(shè)計摘 要 概括介紹軌道交通8號線人民廣場站結(jié)構(gòu)設(shè)計特點,探討鄰近運營車站邊進行深基坑設(shè)計所采用的計算方法以及對構(gòu)筑物所采取的保護性措施。關(guān)鍵詞 地下連續(xù)墻 位移控制 保護措施1車站概況 上海市軌道交通8號線人民廣場車站位于上海市中心人民廣場的西藏中路上,界于南京西路與人民大道之間,緊貼1號線人民廣場站,平行換乘,并能夠與2號線人民公園站換乘。 人民廣場站為地下二層島式站,設(shè)有3個盾構(gòu)工作井,其中北端頭井緊貼1號線人民廣場站北端頭井,與2號線區(qū)間圓隧道相距約11ｍ;南端頭井位于人民大道與西藏中路交叉口上。 本車站為地下二層四跨結(jié)構(gòu),車站總長約為360ｍ,寬約25～32ｍ。站臺中心處底板埋深約為13.5ｍ,車站頂板覆土約為1.0ｍ。由于運營需要,站內(nèi)設(shè)置一條存車線。車站埋置于飽和淤泥質(zhì)軟土層中,車站總平面圖見圖1。
本車站周圍環(huán)境保護要求較高,東側(cè)為西藏中路,南側(cè)為人民大道,北側(cè)為運營中2號線區(qū)間隧道,西側(cè)為運營中1號線人民廣場車站,施工時必須確保1號線的正常運營。同時由于原1號線采用800厚單層地下連續(xù)墻側(cè)墻,且墻縫接頭采用的是普通鎖口管接頭,車站縱向剛度相對較差,且地下墻接頭承受變形能力也較弱。 根據(jù)車站的使用功能及周圍環(huán)境的情況,在車站位置選擇時將兩座車站緊貼平行設(shè)置,線路布置緊湊,換乘路線最短。由于兩座車站共用同一側(cè)墻,在設(shè)計中必須考慮降低工程實施期間對西藏路和人民廣場地區(qū)環(huán)境影響,尤其施工期間必須保證1號線人民廣場車站的安全正常運營。同時也必須考慮在車站建成后可能給原1號線車站帶來的不利影響,故本車站設(shè)計和施工難度都較大。 現(xiàn)該車站土建結(jié)構(gòu)已完成,情況良好,確保了1號線人民廣場站的正常運營并最大程度減小了對西藏路和人民廣場地區(qū)環(huán)境影響。本文將車站結(jié)構(gòu)設(shè)計情況以及對原1號線人民廣場所采取的主要技術(shù)性保護措施作一概括介紹。2車站范圍內(nèi)工程地質(zhì)概述 根據(jù)地質(zhì)勘察報告,車站范圍內(nèi)主要土層有②粉質(zhì)粘土、③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、④淤泥質(zhì)粘土、⑤1粘土、⑤3.4粉質(zhì)粘土、⑦2層粉細(xì)砂。根據(jù)地質(zhì)剖面圖,車站底板位于④淤泥質(zhì)粘土層中,下臥層為⑤1粘土層,屬高壓縮性土層。圍護結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻墻趾位于⑤3粉質(zhì)粘土。3 結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 車站結(jié)構(gòu)設(shè)計原則 (1)本車站采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 (2)車站結(jié)構(gòu)設(shè)計以滿足車輛、限界及施工工藝要求并考慮施工誤差、結(jié)構(gòu)變形及車站后期的沉降影響。 (3)本車站所處周圍環(huán)境較為復(fù)雜,西側(cè)同原1號線人民公園站共用側(cè)墻,車站設(shè)計和基坑開挖對地面變形及1號線車站變形控制保護等級按一級考慮。 (4)根據(jù)車站環(huán)境條件、工程水文地質(zhì)條件、埋置深度及使用要求車站采用二層三柱四跨框架結(jié)構(gòu)。 (5)為減小對已運行車站的影響,本車站主體結(jié)構(gòu)采用逆筑法施工。車站結(jié)構(gòu)設(shè)計時根據(jù)逆筑法施工工藝采用增量法計算,并分別按施工階段和使用階段進行強度、剛度和穩(wěn)定計算。按主要荷載、附加荷載、地震荷載等最不利荷載組合,并按裂縫開展寬度驗算、滿足防水、防雜散電流、耐久性等要求進行設(shè)計。 (6)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計烈度為7度。3.2 車站結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載(1)永久荷載 結(jié)構(gòu)自重、頂板覆土荷載、水土側(cè)壓力、底板水反力(2)可變荷載 地面超載、車站內(nèi)部人群荷載、設(shè)備荷載、施工荷載(3)偶然荷載 地震荷載、人防荷載3.3 圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計總體思想由于本車站與原1號線人民廣場站平行且共用一道地下墻,根據(jù)本車站周圍環(huán)境情況及本車站的具體特點,在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須充分考慮各種不利因素,采取安全可靠的技術(shù)措施。綜合多方面因素分析及比較,圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計的總體思想如下: ①采用地下墻作為圍護結(jié)構(gòu),考慮施工階段車站變形控制等級較高,并結(jié)合使用階段要求,確定采用800厚地下連續(xù)墻單層襯砌結(jié)構(gòu)。 ②為控制基坑開挖變形,采用逆筑法施工。 ③結(jié)合車站范圍內(nèi)土性特點,為減小工程實施過程中對原車站的影響,設(shè)計考慮采取必要的地基加固措施。 ④為減小結(jié)構(gòu)后期沉降,對地下墻墻址土體進行注漿加固。 ⑤充分利用“時空效應(yīng)”的作用,減少由于地層流變及蠕動效應(yīng)而引起的結(jié)構(gòu)變形,采取分段、分層、分步、限時開挖、及時支撐,分段實施結(jié)構(gòu)頂、中、底板。(2)車站主體部分圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計①基坑支撐平面設(shè)計 根據(jù)建筑所確定的工程總平面,車站總長約360ｍ,寬約25～32ｍ,支撐平面布置時除兩端部區(qū)域采用斜撐,中間區(qū)域均采用 609鋼支撐對撐型式,支撐水平間距約為3ｍ,考慮為無圍囹支撐體系,原則上每幅地下墻上布設(shè)兩根鋼支撐。由于支撐長度較長及逆筑法施工的需要,沿車站寬度范圍內(nèi)設(shè)置立柱樁。②基坑支撐豎向設(shè)計 根據(jù)基坑開挖深度,標(biāo)準(zhǔn)段區(qū)域約為13.2ｍ,端部區(qū)域約為15.7ｍ。結(jié)合周邊環(huán)境情況,經(jīng)分析計算,采用4道鋼支撐全逆筑施工,支撐豎向布置見圖2。基坑實施順序如下: 工況一:掏槽撐第一道鋼支撐,向下挖土至頂板底面下; 工況二:澆筑頂板,待頂板達到設(shè)計強度后,拆除第一道鋼撐,向下挖土至第二道鋼支撐下; 工況三:撐第二道支撐,向下挖土至中板底面下; 工況四:澆筑中板,待中板達到設(shè)計強度后,拆除第二道鋼支撐,向下挖土至第三道支撐面下; 工況五:撐第三道鋼支撐,向下挖土至第四道支撐面下; 工況六:撐第四道鋼支撐,向下挖土至底板下50ｃｍ,施工倒濾層并澆筑結(jié)構(gòu)底板,待底板達到設(shè)計度后拆除第三、四道鋼支撐; 工況七:澆筑其余部分結(jié)構(gòu),鑿除側(cè)墻邊臨時格構(gòu)柱。③地基加固設(shè)計 由于基坑最終開挖面位于④淤泥質(zhì)土層中,且基坑開挖最終面與原1號線底板下表面持平,基坑開挖勢必對原車站會產(chǎn)生一定的側(cè)移。為使原1號線車站,側(cè)移限制在規(guī)定的范圍內(nèi),必須根據(jù)④層土體特性,選擇合適的加固方法以及加固形式和加固后土體的強度。根據(jù)本工程的具體特點,綜合各方面因素,考慮采用旋噴樁加固,加固型式主要為裙邊加固。本加固之所以沒有采用常規(guī)的抽條地基加固的方式,主要是為了防止旋噴抽條地基加固可能在旋噴的過程中對原車站產(chǎn)生較大的影響,因此加固方式采用裙邊加固。車站地基加固平面布置見圖3。④中間豎向支撐系統(tǒng)設(shè)計 由于采用逆筑法施工,設(shè)計時必須考慮結(jié)構(gòu)底板完成前作用在頂板、中板上的豎向荷載如何通過有效的結(jié)構(gòu)傳力體系,傳給地基的問題。一般有兩種型式:一是直接利用基坑兩側(cè)的圍護墻傳遞豎向力,但僅適用基坑寬度較小的基坑;二是設(shè)置中間立柱,通過中間立柱及兩側(cè)圍護墻共同傳遞豎向力的方法。 結(jié)合本車站特點,由于寬度較寬,因此必須設(shè)置中間立柱。結(jié)合車站永久柱一并考慮,所以采用 700鋼管柱。本工程圍護墻一側(cè)是利用原車站的地下墻,為減小由于豎向荷載對原車站的單層地下墻側(cè)墻產(chǎn)生的不均勻沉降,因此在原車站外側(cè)設(shè)置臨時格構(gòu)柱,通過格構(gòu)柱將新建車站的頂板荷載直接傳至下部樁基。立柱及臨時格構(gòu)柱布置見圖2。車站中間立柱采用鋼管柱,考慮車站結(jié)構(gòu)縱梁與鋼管柱為剛性連接。鋼管柱與車站結(jié)構(gòu)縱梁連接構(gòu)造節(jié)點見圖4。⑤結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計 本車站頂板上覆土厚度為1.0ｍ左右,結(jié)構(gòu)抗浮系數(shù)僅僅為0.8<1.05,不滿足要求,需采取相關(guān)抗浮措施。經(jīng)對倒濾層及抗拔樁二種技術(shù)措施的從技術(shù)、經(jīng)濟綜合比較分析,并結(jié)合該地區(qū)原1號線人民廣場車站和2號線地下三層人民公園車站所采取的抗浮措施的經(jīng)驗,采用倒濾層抗浮的技術(shù)措施。 施工時首先挖土至倒濾層底后,首先用50ｍｍ中粗砂找平,隨后在其上鋪設(shè)土工布,再在土工布上鋪設(shè)200ｍｍ厚中粗砂倒濾層,沿車站縱向鋪設(shè)兩條集水濾管,沿車站縱向每隔25ｍ左右設(shè)置橫向集水管與窨井相連,最終將水集中排向車站兩端的污水泵房。3.4結(jié)構(gòu)計算 本站除端頭井區(qū)域外,均采用單層側(cè)墻,即地下連續(xù)墻即作為施工階段的圍護結(jié)構(gòu),又是永久結(jié)構(gòu)的受力結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)計算時,模擬結(jié)構(gòu)施工各不同階段及使用階段不同受力情況,采用增量法計算結(jié)構(gòu)受力分析計算。根據(jù)本站支撐豎向設(shè)置以及支撐架設(shè)、拆除、結(jié)構(gòu)澆筑的順序,模擬施工階段受力情況,進行分析計算各階段結(jié)構(gòu)。各階段計算受力工況如圖5。4 有關(guān)地鐵保護要求及保護1號線車站所采取的主要技術(shù)措施4.1上海有關(guān)地鐵保護要求 在已建車站兩側(cè)進行的工程活動,都會引起原結(jié)構(gòu)受力及位移的變化。位移變化的大小與原結(jié)構(gòu)所處的地層以及結(jié)構(gòu)型式都有密切關(guān)系。上海地層的上部土層主要為高靈敏度、具有流變效應(yīng)的飽和淤泥質(zhì)土層或粘性土層,對埋置于這種土層中的結(jié)構(gòu)邊進行大規(guī)模的深基坑開挖,勢必會對原車站產(chǎn)生較大的影響。由于本車站北端距2號線區(qū)間隧道僅為11ｍ,根據(jù)上海有關(guān)地鐵保護要求如下: (1)隧道中心線兩側(cè)各50ｍ的范圍內(nèi),應(yīng)作為隧道控制區(qū),該范圍內(nèi)地面超載或卸載不得大于20ｋＰａ,在進行有礙隧道安全的工程活動(如基坑開挖、打樁、井點降水等)時,必須慎重地采取可靠的技術(shù)措施對各種建筑活動引起區(qū)間隧道的移動,控制到允許的限度內(nèi),以確保隧道的安全運行。 (2)在已建隧道兩側(cè)頂上進行加載或卸載建筑施工時,必須采取可靠的技術(shù)措施,并對新建的建、構(gòu)筑物對地鐵區(qū)間隧道的影響進行可靠的分析計算,滿足如下隧道保護的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 ①任意點的附加位移和沉降≤2ｃｍ。 ②施工引起的隧道的附加曲率半徑大于15000ｍ,相對彎曲<1/2500。 ③由打樁產(chǎn)生的震動對隧道引起的峰值質(zhì)點運動速度小于2.5ｍ/ｓ。 ④由于各因素所引起的地鐵隧道外壁附加荷載≤20ｋＰａ。4.2主要技術(shù)措施針對本工程具體情況,分析在本新建工程實施過程中可能對原人民廣場車站及區(qū)間隧道可能產(chǎn)生影響主要有以下幾點: (1)新建車站基坑開挖過程中,由于單側(cè)開挖卸載,原車站兩側(cè)土壓力失去平衡,可能會導(dǎo)致原車站結(jié)構(gòu)側(cè)移以及原車站的兩側(cè)不均勻沉降。 (2)在工程實施過程中,原車站結(jié)構(gòu)受力狀況將會發(fā)生變化。 (3)新建車站與原車站之間的差異沉降處理。根據(jù)上述初步分析,必須采取針對性措施來減小和控制在新建車站實施過程中可能帶來的不利影響。經(jīng)計算分析針對上述可能產(chǎn)生的影響,采用下述措施: ①結(jié)構(gòu)實施過程中,采用分段實施,同時采用全逆筑法施工以減小原車站側(cè)移。 ②為解決施工過程中原車站可能存在的單側(cè)不均勻沉降,在原車站外側(cè)設(shè)置樁基臨時豎向支撐措施,并在原車站外側(cè)設(shè)置鋼牛腿,有效解決了新建車站的豎向荷載直接傳遞至下部樁基,避免由于車站單側(cè)挖土可能引起的不均勻沉降問題,通過該措施有效解決原車站單側(cè)不均勻沉降。具體構(gòu)造見圖7。 ③為解決使用階段兩車站可能產(chǎn)生的差異變形,在設(shè)計逆筑法立柱樁時,充分考慮該因素,合理選擇和布置下部樁基。 目前本車站結(jié)構(gòu)施工基本完畢,通過采取上述一系列措施,確保在施工期間的原車站正常使用。5結(jié)構(gòu)防水處理 結(jié)構(gòu)防水設(shè)計原則以防為主,多道防線,因地制宜,綜合治理。本車站結(jié)合具體實際情況,采取的主要技術(shù)措施有:①采用抗?jié)B標(biāo)號為Ｓ8混凝土,提高結(jié)構(gòu)自身的抗?jié)B能力;②車站頂板及誘導(dǎo)縫、施工縫處設(shè)加強防水構(gòu)造措施;③新舊車站連接位置采用相關(guān)的防水技術(shù)措施。6結(jié)語 本車站是目前上海唯一的一座與以建車站平行換乘且共用同一側(cè)墻的地下車站,通過采取科學(xué)合理的技術(shù)措施,確保了工程實施過程中周邊結(jié)構(gòu)的安全,為今后類似工程的實施提供了一定的借鑒經(jīng)驗。
本車站周圍環(huán)境保護要求較高,東側(cè)為西藏中路,南側(cè)為人民大道,北側(cè)為運營中2號線區(qū)間隧道,西側(cè)為運營中1號線人民廣場車站,施工時必須確保1號線的正常運營。同時由于原1號線采用800厚單層地下連續(xù)墻側(cè)墻,且墻縫接頭采用的是普通鎖口管接頭,車站縱向剛度相對較差,且地下墻接頭承受變形能力也較弱。 根據(jù)車站的使用功能及周圍環(huán)境的情況,在車站位置選擇時將兩座車站緊貼平行設(shè)置,線路布置緊湊,換乘路線最短。由于兩座車站共用同一側(cè)墻,在設(shè)計中必須考慮降低工程實施期間對西藏路和人民廣場地區(qū)環(huán)境影響,尤其施工期間必須保證1號線人民廣場車站的安全正常運營。同時也必須考慮在車站建成后可能給原1號線車站帶來的不利影響,故本車站設(shè)計和施工難度都較大。 現(xiàn)該車站土建結(jié)構(gòu)已完成,情況良好,確保了1號線人民廣場站的正常運營并最大程度減小了對西藏路和人民廣場地區(qū)環(huán)境影響。本文將車站結(jié)構(gòu)設(shè)計情況以及對原1號線人民廣場所采取的主要技術(shù)性保護措施作一概括介紹。2車站范圍內(nèi)工程地質(zhì)概述 根據(jù)地質(zhì)勘察報告,車站范圍內(nèi)主要土層有②粉質(zhì)粘土、③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、④淤泥質(zhì)粘土、⑤1粘土、⑤3.4粉質(zhì)粘土、⑦2層粉細(xì)砂。根據(jù)地質(zhì)剖面圖,車站底板位于④淤泥質(zhì)粘土層中,下臥層為⑤1粘土層,屬高壓縮性土層。圍護結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻墻趾位于⑤3粉質(zhì)粘土。3 結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 車站結(jié)構(gòu)設(shè)計原則 (1)本車站采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 (2)車站結(jié)構(gòu)設(shè)計以滿足車輛、限界及施工工藝要求并考慮施工誤差、結(jié)構(gòu)變形及車站后期的沉降影響。 (3)本車站所處周圍環(huán)境較為復(fù)雜,西側(cè)同原1號線人民公園站共用側(cè)墻,車站設(shè)計和基坑開挖對地面變形及1號線車站變形控制保護等級按一級考慮。 (4)根據(jù)車站環(huán)境條件、工程水文地質(zhì)條件、埋置深度及使用要求車站采用二層三柱四跨框架結(jié)構(gòu)。 (5)為減小對已運行車站的影響,本車站主體結(jié)構(gòu)采用逆筑法施工。車站結(jié)構(gòu)設(shè)計時根據(jù)逆筑法施工工藝采用增量法計算,并分別按施工階段和使用階段進行強度、剛度和穩(wěn)定計算。按主要荷載、附加荷載、地震荷載等最不利荷載組合,并按裂縫開展寬度驗算、滿足防水、防雜散電流、耐久性等要求進行設(shè)計。 (6)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計烈度為7度。3.2 車站結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載(1)永久荷載 結(jié)構(gòu)自重、頂板覆土荷載、水土側(cè)壓力、底板水反力(2)可變荷載 地面超載、車站內(nèi)部人群荷載、設(shè)備荷載、施工荷載(3)偶然荷載 地震荷載、人防荷載3.3 圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計總體思想由于本車站與原1號線人民廣場站平行且共用一道地下墻,根據(jù)本車站周圍環(huán)境情況及本車站的具體特點,在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須充分考慮各種不利因素,采取安全可靠的技術(shù)措施。綜合多方面因素分析及比較,圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計的總體思想如下: ①采用地下墻作為圍護結(jié)構(gòu),考慮施工階段車站變形控制等級較高,并結(jié)合使用階段要求,確定采用800厚地下連續(xù)墻單層襯砌結(jié)構(gòu)。 ②為控制基坑開挖變形,采用逆筑法施工。 ③結(jié)合車站范圍內(nèi)土性特點,為減小工程實施過程中對原車站的影響,設(shè)計考慮采取必要的地基加固措施。 ④為減小結(jié)構(gòu)后期沉降,對地下墻墻址土體進行注漿加固。 ⑤充分利用“時空效應(yīng)”的作用,減少由于地層流變及蠕動效應(yīng)而引起的結(jié)構(gòu)變形,采取分段、分層、分步、限時開挖、及時支撐,分段實施結(jié)構(gòu)頂、中、底板。(2)車站主體部分圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計①基坑支撐平面設(shè)計 根據(jù)建筑所確定的工程總平面,車站總長約360ｍ,寬約25～32ｍ,支撐平面布置時除兩端部區(qū)域采用斜撐,中間區(qū)域均采用 609鋼支撐對撐型式,支撐水平間距約為3ｍ,考慮為無圍囹支撐體系,原則上每幅地下墻上布設(shè)兩根鋼支撐。由于支撐長度較長及逆筑法施工的需要,沿車站寬度范圍內(nèi)設(shè)置立柱樁。②基坑支撐豎向設(shè)計 根據(jù)基坑開挖深度,標(biāo)準(zhǔn)段區(qū)域約為13.2ｍ,端部區(qū)域約為15.7ｍ。結(jié)合周邊環(huán)境情況,經(jīng)分析計算,采用4道鋼支撐全逆筑施工,支撐豎向布置見圖2。基坑實施順序如下: 工況一:掏槽撐第一道鋼支撐,向下挖土至頂板底面下; 工況二:澆筑頂板,待頂板達到設(shè)計強度后,拆除第一道鋼撐,向下挖土至第二道鋼支撐下; 工況三:撐第二道支撐,向下挖土至中板底面下; 工況四:澆筑中板,待中板達到設(shè)計強度后,拆除第二道鋼支撐,向下挖土至第三道支撐面下; 工況五:撐第三道鋼支撐,向下挖土至第四道支撐面下; 工況六:撐第四道鋼支撐,向下挖土至底板下50ｃｍ,施工倒濾層并澆筑結(jié)構(gòu)底板,待底板達到設(shè)計度后拆除第三、四道鋼支撐; 工況七:澆筑其余部分結(jié)構(gòu),鑿除側(cè)墻邊臨時格構(gòu)柱。③地基加固設(shè)計 由于基坑最終開挖面位于④淤泥質(zhì)土層中,且基坑開挖最終面與原1號線底板下表面持平,基坑開挖勢必對原車站會產(chǎn)生一定的側(cè)移。為使原1號線車站,側(cè)移限制在規(guī)定的范圍內(nèi),必須根據(jù)④層土體特性,選擇合適的加固方法以及加固形式和加固后土體的強度。根據(jù)本工程的具體特點,綜合各方面因素,考慮采用旋噴樁加固,加固型式主要為裙邊加固。本加固之所以沒有采用常規(guī)的抽條地基加固的方式,主要是為了防止旋噴抽條地基加固可能在旋噴的過程中對原車站產(chǎn)生較大的影響,因此加固方式采用裙邊加固。車站地基加固平面布置見圖3。④中間豎向支撐系統(tǒng)設(shè)計 由于采用逆筑法施工,設(shè)計時必須考慮結(jié)構(gòu)底板完成前作用在頂板、中板上的豎向荷載如何通過有效的結(jié)構(gòu)傳力體系,傳給地基的問題。一般有兩種型式:一是直接利用基坑兩側(cè)的圍護墻傳遞豎向力,但僅適用基坑寬度較小的基坑;二是設(shè)置中間立柱,通過中間立柱及兩側(cè)圍護墻共同傳遞豎向力的方法。 結(jié)合本車站特點,由于寬度較寬,因此必須設(shè)置中間立柱。結(jié)合車站永久柱一并考慮,所以采用 700鋼管柱。本工程圍護墻一側(cè)是利用原車站的地下墻,為減小由于豎向荷載對原車站的單層地下墻側(cè)墻產(chǎn)生的不均勻沉降,因此在原車站外側(cè)設(shè)置臨時格構(gòu)柱,通過格構(gòu)柱將新建車站的頂板荷載直接傳至下部樁基。立柱及臨時格構(gòu)柱布置見圖2。車站中間立柱采用鋼管柱,考慮車站結(jié)構(gòu)縱梁與鋼管柱為剛性連接。鋼管柱與車站結(jié)構(gòu)縱梁連接構(gòu)造節(jié)點見圖4。⑤結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計 本車站頂板上覆土厚度為1.0ｍ左右,結(jié)構(gòu)抗浮系數(shù)僅僅為0.8<1.05,不滿足要求,需采取相關(guān)抗浮措施。經(jīng)對倒濾層及抗拔樁二種技術(shù)措施的從技術(shù)、經(jīng)濟綜合比較分析,并結(jié)合該地區(qū)原1號線人民廣場車站和2號線地下三層人民公園車站所采取的抗浮措施的經(jīng)驗,采用倒濾層抗浮的技術(shù)措施。 施工時首先挖土至倒濾層底后,首先用50ｍｍ中粗砂找平,隨后在其上鋪設(shè)土工布,再在土工布上鋪設(shè)200ｍｍ厚中粗砂倒濾層,沿車站縱向鋪設(shè)兩條集水濾管,沿車站縱向每隔25ｍ左右設(shè)置橫向集水管與窨井相連,最終將水集中排向車站兩端的污水泵房。3.4結(jié)構(gòu)計算 本站除端頭井區(qū)域外,均采用單層側(cè)墻,即地下連續(xù)墻即作為施工階段的圍護結(jié)構(gòu),又是永久結(jié)構(gòu)的受力結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)計算時,模擬結(jié)構(gòu)施工各不同階段及使用階段不同受力情況,采用增量法計算結(jié)構(gòu)受力分析計算。根據(jù)本站支撐豎向設(shè)置以及支撐架設(shè)、拆除、結(jié)構(gòu)澆筑的順序,模擬施工階段受力情況,進行分析計算各階段結(jié)構(gòu)。各階段計算受力工況如圖5。4 有關(guān)地鐵保護要求及保護1號線車站所采取的主要技術(shù)措施4.1上海有關(guān)地鐵保護要求 在已建車站兩側(cè)進行的工程活動,都會引起原結(jié)構(gòu)受力及位移的變化。位移變化的大小與原結(jié)構(gòu)所處的地層以及結(jié)構(gòu)型式都有密切關(guān)系。上海地層的上部土層主要為高靈敏度、具有流變效應(yīng)的飽和淤泥質(zhì)土層或粘性土層,對埋置于這種土層中的結(jié)構(gòu)邊進行大規(guī)模的深基坑開挖,勢必會對原車站產(chǎn)生較大的影響。由于本車站北端距2號線區(qū)間隧道僅為11ｍ,根據(jù)上海有關(guān)地鐵保護要求如下: (1)隧道中心線兩側(cè)各50ｍ的范圍內(nèi),應(yīng)作為隧道控制區(qū),該范圍內(nèi)地面超載或卸載不得大于20ｋＰａ,在進行有礙隧道安全的工程活動(如基坑開挖、打樁、井點降水等)時,必須慎重地采取可靠的技術(shù)措施對各種建筑活動引起區(qū)間隧道的移動,控制到允許的限度內(nèi),以確保隧道的安全運行。 (2)在已建隧道兩側(cè)頂上進行加載或卸載建筑施工時,必須采取可靠的技術(shù)措施,并對新建的建、構(gòu)筑物對地鐵區(qū)間隧道的影響進行可靠的分析計算,滿足如下隧道保護的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 ①任意點的附加位移和沉降≤2ｃｍ。 ②施工引起的隧道的附加曲率半徑大于15000ｍ,相對彎曲<1/2500。 ③由打樁產(chǎn)生的震動對隧道引起的峰值質(zhì)點運動速度小于2.5ｍ/ｓ。 ④由于各因素所引起的地鐵隧道外壁附加荷載≤20ｋＰａ。4.2主要技術(shù)措施針對本工程具體情況,分析在本新建工程實施過程中可能對原人民廣場車站及區(qū)間隧道可能產(chǎn)生影響主要有以下幾點: (1)新建車站基坑開挖過程中,由于單側(cè)開挖卸載,原車站兩側(cè)土壓力失去平衡,可能會導(dǎo)致原車站結(jié)構(gòu)側(cè)移以及原車站的兩側(cè)不均勻沉降。 (2)在工程實施過程中,原車站結(jié)構(gòu)受力狀況將會發(fā)生變化。 (3)新建車站與原車站之間的差異沉降處理。根據(jù)上述初步分析,必須采取針對性措施來減小和控制在新建車站實施過程中可能帶來的不利影響。經(jīng)計算分析針對上述可能產(chǎn)生的影響,采用下述措施: ①結(jié)構(gòu)實施過程中,采用分段實施,同時采用全逆筑法施工以減小原車站側(cè)移。 ②為解決施工過程中原車站可能存在的單側(cè)不均勻沉降,在原車站外側(cè)設(shè)置樁基臨時豎向支撐措施,并在原車站外側(cè)設(shè)置鋼牛腿,有效解決了新建車站的豎向荷載直接傳遞至下部樁基,避免由于車站單側(cè)挖土可能引起的不均勻沉降問題,通過該措施有效解決原車站單側(cè)不均勻沉降。具體構(gòu)造見圖7。 ③為解決使用階段兩車站可能產(chǎn)生的差異變形,在設(shè)計逆筑法立柱樁時,充分考慮該因素,合理選擇和布置下部樁基。 目前本車站結(jié)構(gòu)施工基本完畢,通過采取上述一系列措施,確保在施工期間的原車站正常使用。5結(jié)構(gòu)防水處理 結(jié)構(gòu)防水設(shè)計原則以防為主,多道防線,因地制宜,綜合治理。本車站結(jié)合具體實際情況,采取的主要技術(shù)措施有:①采用抗?jié)B標(biāo)號為Ｓ8混凝土,提高結(jié)構(gòu)自身的抗?jié)B能力;②車站頂板及誘導(dǎo)縫、施工縫處設(shè)加強防水構(gòu)造措施;③新舊車站連接位置采用相關(guān)的防水技術(shù)措施。6結(jié)語 本車站是目前上海唯一的一座與以建車站平行換乘且共用同一側(cè)墻的地下車站,通過采取科學(xué)合理的技術(shù)措施,確保了工程實施過程中周邊結(jié)構(gòu)的安全,為今后類似工程的實施提供了一定的借鑒經(jīng)驗。