大跨度無柱地鐵市二宮車站設計摘 要 廣州地鐵二號線市二宮站是8m無柱島式站臺的車站,具有獨特的建筑風格及高難度斜推剛構體系的結構形式。車站寬度小,一般應用于緩解車站在施工期間對地面道路交通的影響,公共區內無柱、車站的跨度大,公共區空間開闊。與暗挖施工方法相比,造價可大幅度降低。為以后的廣州地鐵二號線4座大跨無柱車站提供了設計借鑒。關鍵詞 大跨度 地鐵車站 無柱 設計1 站位及地質概況1.1車站位置 廣州二號線地鐵市二宮車站位于江南大道與同福東路、小港路和規劃的寶崗北路交叉的五叉路口下,偏道路東側布置,大致呈南北走向。地面交通非常繁忙,現有路面寬約30.0m,其中快車道為4車道,寬13.5m,兩側為非機動車道及人行道,規劃道路寬為40.0m,主要往東擴寬約10.0m。車站周邊是高密度建筑區,幾乎沒有空地或綠地。站址范圍內有近10條地面公交線路通過,并集中在交叉路口北端設站。根據城市交通規劃資料,解放大橋通車后,為了疏解解放大橋的車流,將在江南大道上方修建兩座橋面寬為12.5m江南大道—同福路立交橋,與地鐵車站平行設置。為了施工期間不影響江南大道機動車的交通,在滿足車站基本功能的情況下,將站位盡可能向東設置。為了盡量少拆遷、擾民,利用五叉路東側的空地、將車站局部擴寬來設置車站必要的設備與管理用房,最大限度壓縮車站長度,同時也避免了拆遷小港路口的郵局。在車站布置中還注意充分考慮了保護大榕樹,少伐小榕樹的原則。并根據線路、地面交通、地面建筑等綜合分析、研究后將車站右線中心線置于規劃道路紅線外側0.75m處,結構外緣超出道路紅線4.00m,局部超出紅線5.31m,基本上是在建筑物退縮線之內。1.2 工程地質條件 (1)站區范圍內地層從上到下依次分布為:人工填土層(Q4ml);海沖積淤泥層(Q4mc);海沖積淤泥質砂(Q4mc);沖積粘性土層(Q3al);沖積砂層(Q3al);殘積土可塑層(Qel);殘積硬塑土層(Qel);砂泥巖全風化帶;強風化帶;中風化帶;微風化帶。 (2)水文地質條件。本站場地下水類型主要為兩種:孔隙水、裂隙水。孔隙水:主要為潛水,部分為微承壓水。孔隙水主要儲存于沖積淤泥層沖積松散砂層中,其余土層水量較少,透水性也弱。孔隙水受大氣降水、生活廢水的補給,且與珠江地表水互補。裂隙水:多屬承壓水,儲存于基巖裂隙中,站場的基巖裂隙發育,地下水相對豐富,但其連通性較差,透水性均較弱。地下水對鋼筋混凝土無腐蝕性,對鋼結構有弱腐蝕性。 (3)場地地震基本烈度:根據國家、廣東省地震烈度區劃資料及可行性研究報告,地震基本烈度為Ⅶ度。2 車站規模的確定 (1)市二宮站客流。根據地鐵二號線工程可行性研究報告:市二宮站遠期(2029年)早高峰小時預測客流量為14326人/h,超高峰系數按1.2考慮,其設計客流量為17191人/h。其中上車設計客流量為9561(單向)人/h,從地面分向客流量來看,目前考慮路口客流量較大。但東側地塊開發后,其客流也將成為地鐵的主要吸引對象。 (2)確定站臺型式、寬度及車站外輪廓尺寸。根據車站預測客流量計算以及車站所處位置,特別是受地面交通的控制及線路的要求,確定車站布置在路邊靠近五叉路口路下。車站的寬度受地面交通影響盡量縮窄,采用無柱式島式站臺,站臺寬度為8.00m,有效長度為140.0m。車站外輪廓尺寸車站總長為168.20m,車站標準段總寬為17.7m;考慮到盾構過站的要求,南端斷面每側加寬1.31m;北端利用小港路口加寬做設備用房,其最大寬度為38.01m。 (3)車站建筑特點及建筑布置。大跨度無柱車站(8m島式站臺)由通常采用的單柱、雙柱車站的基礎上演化而來。車站的寬度與最小10m島式站臺相比,由于10m島式站臺有立柱存在,樓扶梯與立柱對稱布置,而8m島式站臺樓扶梯居中布置,所以站臺通過能力是相同的。無柱車站(8m島式站臺)的站廳、站臺的空間寬敞、開闊。車站的總寬度至少減少2m左右。這對于明挖車站在施工期間,城市道路的交通疏解非常有利。市二宮車站受著道路交通的限制,選用明挖的工法,無柱車站的構思就這樣產生。3 車站結構形式的選擇 (1) 車站圍護結構。采用人工挖孔灌注樁,為了滿足地面交通,盡量少占車道,圍護結構如采用地下連續墻,雖然整體性好,但是施工期間要占江南大道的地面交通,加之地質條件上軟下硬,施工難度大,施工進度受影響,不宜采用。 鉆孔灌注樁作為圍護樁,對于上軟下硬地層來說,施工工藝難以保證,也不應采用。根據本工程的地質上軟下硬的特點,車站圍護結構采用人工挖孔灌注柱。樁徑為1500mm×1000mm。由于車站范圍內大部分存在厚6m左右的海沖積淤泥層,局部存在0.4～4.0m左右的沖積砂層,為保證人工挖孔樁的施工安全,施工前,在人工挖孔樁位置施作攪拌樁,預先對軟弱地層進行加固。 (2) 車站主體結構。車站主體結構為地下二層框架結構。根據其結構特點,在車站南北兩端設為有柱區;車站中部為無柱區,南端二層雙跨結構,北端為雙層四跨結構,立柱采用鋼管混凝土柱,中部為雙層單跨結構。車站無柱區設計是該設計的難點,是地下結構工程少見的難題,根據車站處在的位置外界條件和車站的功能的要求,施工的倒邊施工能滿足道路的交通疏解,設計的重點是針對無柱區的結構形式的選擇。由于車站無柱為單跨的兩層框架結構,凈跨跨度大到15.7m。在上部覆土(厚2～4m)和機動車的動載作用下,其受力和變形大,設計進行了密肋梁方案、變截面方案、預應力鋼筋混凝土箱梁方案綜合比較。為了滿足結構受力和變形的要求,頂板采用現澆橫向斜推剛構的框架結構體系。 (3) 基坑開挖支撐結構。車站有柱區采用蓋挖逆筑法施工,中柱為鋼管砼柱,并同時作為各層板的支撐柱。 車站無柱區采用半明挖順筑法施工,即在其站廳層采用明挖順筑法、站臺層采用蓋挖逆筑法施工。在無柱區站廳層基坑開挖時在車站頂板上設一道縱向間距為3.0m的支撐,支撐為φ600mm、t=12mm的鋼管支撐。 車站附屬結構(出入口通道及通風道)明挖施工期間的支撐采用鋼管支撐。4 車站施工注意事項 (1)車站位于江南大道東側,為了最大限度地減小車站施工對江南大道東側行人及非機動車輛的影響,車站框架結構施工。①對車站有柱區:頂板施工采用蓋挖逆筑倒邊作業,當車站西側頂板施工時,在車站東側開辟一條6m寬的道路,供非機動車輛及行人通行;②對車站無柱區:采用站廳層明挖順筑,站臺層蓋挖逆筑法施工。頂板施工完畢即可覆土恢復交通。 (2)車站附屬結構:車站附屬結構基本不影響交通,且由于管線已基本遷改,車站出入口通道及通風道均采用明挖順筑法施工。 (3)地下管線遷改:在江南大道上的管線多,一般都沿車站方向布置,管線的埋深都在3m以內,施工期間將順在車站上方的管線遷移在車站的一側,并將橫跨車站的電纜整體懸吊。5 結束語 綜上所述,在地鐵車站設計中,應充分考慮施工期間對地面的交通影響,采用適應的車站形式,在滿足車站的功能基礎上縮小車站規模,減少投資。在這次地鐵設計中大膽嘗試采用新結構形式及施工方法。為地鐵設計領域積累了一些經驗。
