【52監測網】第146期 大型地下交通綜合體明挖建造關鍵技術與實踐
 52監測網專家報告分享-第146期 《大型地下交通綜合體明挖建造關鍵技術與實踐》 周兵 中鐵第四勘察設計院集團有限公司 城市軌道與地下工程設計研究院 目錄 一、課題背景 二、技術創新 三、工程實踐 四、技術展望 內容簡介 一、課題背景 隨著城市化快速發展，交通擁堵、土地資源匱缺、生態環境惡化等問題相伴而生，城市粗放式的快速發展，帶來了不少負面的“城市病”，……與人們對于安全、便捷、高效、舒適的生活需求矛盾日益凸顯。
為解決交通擁堵等系列城市病難題，向地下發展已成為共識。隨著城市軌道交通的快速建設，結合軌道交通工程規劃建造一體化的城市交通-地下空間綜合體，實現全功能、集約化的城市空間立體開發，成為解決城市交通擁堵和城市病、實現可持續發展的新模式。 建設一體化的城市交通-地下空間綜合體，可以合理高效開發利用城市空間。綜合解決市民生活出行難題，實現城市功能、經濟、資源、環境的協調發展。（通過軌道交通輸送客流；建設隧道完善路網疏導車輛；提供生活通行的地下公共空間；提升配套美化城市環境） 二、技術創新 項目依托
近20年來，該院累計在全國各大城市承擔了100余條城市軌道交通線路總體總包和勘察設計總承包項目，總長近3000公里，包含了地鐵、輕軌、現代有軌電車、磁浮、單軌、云巴等全部制式，已設計開通城市軌道交通1242公里，占國內城軌通車里程的17.4%；依托于城市軌道交通規劃建造的眾多大型一體化城市交通-地下空間綜合體，進行了系統設計和研究工作。 近年來承擔的典型項目與重大課題
研發方向及創新技術 大型地下綜合體具有諸多優點，發展前景廣闊，但同時，其設計建造也面臨一些突出問題： 1、工程規模大，組成復雜，需尋求實現功能一體化的設計解決方法。 2、工程復雜，環境苛刻，風險突出，工程安全快速建造面臨諸多挑戰。 3、空間復雜，多種交通匯聚，消防排煙和疏散等防災問題突出。 該院在上述方向重點研究探索的創新技術包括：城市中心大型地下交通樞紐功能一體化解決方法，超大超深復雜基坑施工工法及組合工法，地下大跨和特殊結構體系，地下超長結構不設縫技術，復雜地下空間抗震研究分析技術，復雜地下綜合體BIM協同設計和應用等。 三、工程實踐 深圳福田站綜合交通樞紐、武漢光谷廣場綜合體工程、武漢徐家棚站綜合交通樞紐。 ◇ 福田站
工程難點和技術挑戰 ? 車站工程建設難點：基坑周邊建筑密集，地質條件復雜；基坑超長、超深、超寬；長1023m，寬79m，平均深度32.2m，最深處39m；主體結構超長，跨度大，單柱承載力高。 ? 需要解決的關鍵問題：圍護結構-周邊環境條件復雜，變形控制要求高，基坑形狀復雜。主體結構-地下車站需滿足大跨、低梁、小柱的空間要求；超長結構變形控制與結構防水及軌道平順的矛盾；主體結構形式的選擇。 基坑組合支護體系與擾動控制 （1）整體圍護方式研究
（2）中心島和全蓋挖逆作計算結果及分析 重點研究：超寬基坑段的圍護結構方案，重點比選中心島法和蓋挖逆作法。 研究表明：全蓋挖逆作圍護結構橫向位移小，對周邊變形可控性較好，基坑整體穩定性好，技術優勢明顯。
（3）重點地段變形控制——計算分析 研究及計算表明：綜合考慮基坑主、被動區域加強措施，基坑側壁最大變形43.1mm，坑外側最大豎向沉降24.70mm，基坑邊建筑傾斜率0.45‰~0.28‰，遠小于規范控制要求（2‰）。 （4）重點地段變形控制——實測結果 深基坑工程措施滿足基坑及建筑物安全要求，實現了微擾動施工。 （5）數字監控與預警 通過數字化的深基坑遠程監控和預警平臺，實現了對超大型深基坑施工全過程實時監控，保證基坑安全。
遠程監控系統總體框架 大跨度勁性地下結構 （1）超大荷載大跨地下結構體系 ①福田站主體結構柱與橋墩共建、荷載大、柱跨達到21.5m，柱最大軸力達到82600KN。 ②采用鋼管混凝土柱+型鋼混凝土梁的大跨度結構體系，有效地降低了梁高及柱截面，實現了地下結構大跨、低梁、小柱，整體空間效果好。 ③采用鋼管混凝土柱與型鋼混凝土梁組合的框架結構及獨特的節點設計，解決了大跨度梁柱結構受力和超大荷載下型鋼梁與鋼管柱連接的問題。 （2）梁柱節點研究 研發應用“多層鋼環板+內外加勁+鋼筋分層立體聯通”的新型勁性混凝土梁柱節點，解決了大跨度梁柱結構受力和超大荷載下型鋼梁與鋼管柱連接的技術難題。 （3）梁柱節點試驗結果與數值分析結果 有限元數值分析結果與模型試驗結果表明：整體結構處于彈性工作狀態，節點安全。 （4）鋼管柱施工 為解決蓋挖逆作法立柱精度定位困難、垂直度難以保證的技術難題，研發應用了大直徑鋼護筒結合柱底十字鋼板定位方法，采用干濕交替作業法作業，保證了鋼管柱的施工精度，實際立柱垂直精度達1/1500，遠高于1/600的設計精度要求。
超長混凝土結構防裂 （1）超長地下結構不設縫技術 ①為實現高速鐵路軌道平順要求，突破技術瓶頸，建造超長（1023m）不設縫大跨度地下空間勁性結構車站。 ②針對福田站具有超長、超厚、長高比大、施工周期長的特點，在不設永久伸縮縫的條件下，以控制主體結構在施工期不出現有害裂縫為目標，對抗裂結構形式、抗裂材料設計、施工要求、現場監測以及裂縫處理預案等進行了系統研究，形成了成套技術方案，解決結構設縫帶來的地下工程漏水和防水問題。
（2）主要技術措施
實踐證明：工程總體措施得當，福田站主體結構建設期收縮應力小于混凝土的抗拉強度，滿足結構主體的抗裂要求，主體結構未發現滲漏水。 建成效果
…… 四、技術展望 1.明挖裝配式地下車站 針對南方富水、軟土地區，我院正開展明挖法裝配整體式地下車站成套技術研究和實踐，主要技術特點：
2.深部底下空間規劃建造 依托國家重點研發計劃《城市地下空間精細探測技術與開發利用研究示范》，開展城市深部（50-200m）地下空間精細探測、建模評估、開發建造、安全運營全系統研究，主要目標： ? 建立城市地下0～200米抗干擾、高精度、全要素探測技術方法體系。 ? 研究城市地下全要素信息集成智能建模與全資源評價關鍵技術；建立城市深部空間環境擾動影響評估理論與安全控制技術。 ? 形成城市地下空間協同規劃、安全建造理論與技術體系。 ? 建立深部空間安全監控與智能化運維管理平臺。 ? 完成典型示范，形成地下立體開發新模式。
3.自動化沉箱技術 針對沿海軟土地區，研究開發自動化沉箱成套技術，主要技術特點： ? 自動化沉箱施工地下結構、提高施工效率； ? 取消圍護結構、節省工程投資； ? 有效控制車站周邊環境； ? 結構整體現澆、提高工程質量； ? 系統回收利用、提升綠色品質。
《大型地下交通綜合體明挖建造關鍵技術與實踐》 周兵 中鐵第四勘察設計院集團有限公司 城市軌道與地下工程設計研究院 注：本文內容僅用來學習交流，版權歸原作者所有。 |
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