北京地鐵10 號線一期工程國貿站方案設計

提　要: 本文主要介紹了北京地鐵10 號線一期工程國貿站的工程概況, 并對國貿站的方案設計和施工方案情況進行了詳細的論述。
關鍵詞: 地鐵; 國貿站; 分離島式; 換乘; 洞樁法; 側壁導坑法; 凍結法
　　
1　工程概況
國貿站位于東三環中路與建設國門外大街的交叉路口, 路口為三層互通國貿立交橋, 周邊建筑主要有國貿中心、中服大廈、惠普大廈、新東方寫字樓等。車站主體與東三環中路走向一致。既有1 號線地鐵大北窯站在建國門外大街之下, 為地下三層車站。本站是與1 號線地鐵大北窯站的換乘站, 本站站位及埋深主要受1 號線地鐵大北窯站區間的控制。
國貿站設計的主要控制因素:
(1) 國貿橋橋樁限制了車站形式;
(2) 與1 號線大北窯站的換乘和國貿橋下密集的市政管線限制了車站埋深。車站底板位于粘土層、粉細砂、中細砂層中, 整個車站均位于潛水層, 底板進入承壓水層中約4. 65m。
該站位處的道路兩側管線眾多, 主要有電力: <2 000, 埋深5. 15m; 污水: 3 200 × 2 640 、2 600 × 2 250, 埋深2. 86m; 熱力: 5 000×3 000, 埋深7. 94m; 此外, 既有1 號線區間位于建國路下, 埋深為9. 2m。受管線和1 號線區間的控制, 10 號線車站僅能從1 號線區間之下通過, 從而, 使車站的埋深受到限制。
2　方案介紹
本次方案設計共做了三個方案。
2. 1　方案一
　　車站位于東三環路和建國路交叉路口下, 站中心里程為D K 21+ 785, 單跨雙層(下穿既有1 號線區間段為局部單層) 兩洞分離島式車站, 車站全長207. 8m。與1 號線大北窯站成T 型交叉, 與地鐵1 號線之間的換乘為站廳與站廳之間的通道換乘。

2. 2　方案二
車站位于東三環路和建國路交叉路口下, 站中心里程為D K 21+ 785, 雙跨雙層(下穿既有1 號線區間段為局部雙跨單層) 島式車站, 車站全長307m 。與1 號線大北窯站成T 型交叉, 與地鐵1 號線之間的換乘為站廳與站廳之間的通道換乘。

2. 3　方案三
車站位于東三環路和建國路交口的北側, 站中心里程為D K 21+ 664. 962, 單跨雙層三洞分離島式車站, 與1 號線大北窯站基本成L 型交叉, 與地鐵1 號線之間的換乘為站廳與站廳之間的通道換乘。三個方案的比較見表1。經綜合分析比較, 建議方案一為推薦方案。

3　施工方案
目前國內地鐵車站施工較為成熟的方法有明挖法、蓋挖法和暗挖法, 各有優劣, 一般需根據車站的周圍環境、道路、交通狀況、地下管網等實際狀況, 結合本車站的結構型式、功能要求等特點, 并考慮施工工藝、工期、工程造價、工程質量等各方面因素綜合比較后確.

圖1　方案一總平面圖


圖2　方案二總平面圖

圖3　方案三總平面圖

表1　國貿站方案比較表

表2　施工方案主要技術經濟比較表

　　通過表2 比較可知, 洞樁法具有地面沉降量小、工期短、結構安全度高、造價適中的優點, 同時降水時間最短, 降水引起的沉降最小, 并可在洞內降水。該點對1 號線地鐵車站和既有國貿橋的保護非常有力, 因此雙層段車站采用洞樁法施工。下穿既有1 號線區間的單層段, 由于受1 號線大北窯站和密集的國貿橋樁基的影響, 無法采用洞樁法施工而采用中隔壁法施工。
難點工程輔助工法:
(1) 既有1 號線區間保護: 車站中間下穿既有1 號線大北窯站區間單層段覆土厚度達到18. 8m, 整個車站均位于潛水層, 底板進入承壓水層中約4. 65m, 施工期間降水難度很大, 且降水容易引起上部區間發生較大的沉降, 影響正常行車運營。目前, 凍結法是防水最有效的手段, 因此, 本段施工采用凍結法進行防水。
(2) 既有國貿橋的保護: 既有國貿橋為三層互通式立交橋, 上部結構為簡支T 梁、連續箱梁和連續剛梁, 基礎為樁基礎。樁尖標高-8. 905～ 7. 612, 位于10 號線結構底以下約2. 7～ 11. 7m。橋樁樁基距車站單層段支護最近處僅0. 3m。施工中應遵循“ 管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”及“ 先撐后挖, 及時支撐”的方針, 合理控制一次開挖深度和施工步長, 做到萬無一失。同時, 在施工前, 采用地面預注漿技術, 事先對國貿橋的樁基部分進行加固, 增大樁的承載力和周圍土體的抗變形能力。另外, 在國貿橋的相應部位設置加密監測點, 同時加密監測次數, 根據量測結果隨時調整施工參數, 保證國貿橋的正常使用。
4　地面、地下構筑物、管線的處理措施
采取輔助施工措施, 可防止隧道開挖中坍塌, 控制地面的過量下沉, 對保護地下構筑物和管線的正常使用非常有利。施工中采用了下述措施:
凍結施工:
單層段施工時采用凍結法進行防水, 保證上部區間正常行車運營。
大管棚護頂:
沿拱部開挖輪廓線的外緣, 按每米布設3～ 4 根管徑為115 mm 的鋼管, 并在管內灌滿水泥砂漿。
小導管注漿加固地層:
用小導管注漿加固地層, 在導坑開挖中起著防坍塌的作用。導管采用管徑為42 mm 的鋼管, 導管的長度為3. 5～ 4. 0m。
地面預注漿加固: 從地面進行注漿加固, 對橋梁基礎周圍的土體進行加固, 漿液采用雙液漿。
總之, 上述加固措施應相互配合使用, 對防止導坑坍塌和地表過量下沉, 均可收到預期的效果。
施工時必須對地下管線加強監制, 嚴格控制地層位移和地面沉降, 以避免管線發生過大的變形而影響其使用。