大跨度无柱地铁市二宫车站设计

广州地铁二号线市二宫站是8m无柱岛式站台的车站,具有独特的建筑风格及高难度斜推刚构体系的结构形式。车站宽度小,一般应用于缓解车站在施工期间对地面道路交通的影响,公共区内无柱、车站的跨度大,公共区空间开阔。与暗挖施工方法相比,造价可大幅度降低。为以后的广州地铁二号线4座大跨无柱车站提供了设计借鉴。

关键词 大跨度 地铁车站 无柱 设计1 站位及地质概况1.1 车站位置广州二号线地铁市二宫车站位于江南大道与同福东路、小港路和规划的宝岗北路交叉的五叉路口下,偏道路东侧布置,大致呈南北走向。地面交通非常繁忙,现有路面宽约30.0m,其中快车道为4车道,宽13.5m,两侧为非机动车道及人行道,规划道路宽为40.0m,主要往东扩宽约10.0m。车站周边是高密度建筑区,几乎没有空地或绿地。站址范围内有近10条地面公交线路通过,并集中在交叉路口北端设站。根据城市交通规划资料,解放大桥通车后,为了疏解解放大桥的车流,将在江南大道上方修建两座桥面宽为12.5m江南大道—同福路立交桥,与地铁车站平行设置。为了施工期间不影响江南大道机动车的交通,在满足车站基本功能的情况下,将站位尽可能向东设置。为了尽量少拆迁、扰民,利用五叉路东侧的空地、将车站局部扩宽来设置车站必要的设备与管理用房,最大限度压缩车站长度,同时也避免了拆迁小港路口的邮局。在车站布置中还注意充分考虑了保护大榕树,少伐小榕树的原则。并根据线路、地面交通、地面建筑等综合分析、研究后将车站右线中心线置于规划道路红线外侧0.75m处,结构外缘超出道路红线4.00m,局部超出红线5.31m,基本上是在建筑物退缩线之内。 1.2 工程地质条件 (1)站区范围内地层从上到下依次分布为:人工填土层(Q4ml);海冲积淤泥层(Q4mc);海冲积淤泥质砂(Q4mc);冲积粘性土层(Q3al);冲积砂层(Q3al);残积土可塑层(Qel);残积硬塑土层(Qel);砂泥岩全风化带;强风化带;中风化带;微风化带。 (2)水文地质条件。本站场地下水类型主要为两种:孔隙水、裂隙水。孔隙水:主要为潜水,部分为微承压水。孔隙水主要储存于冲积淤泥层冲积松散砂层中,其余土层水量较少,透水性也弱。孔隙水受大气降水、生活废水的补给,且与珠江地表水互补。裂隙水:多属承压水,储存于基岩裂隙中,站场的基岩裂隙发育,地下水相对丰富,但其连通性较差,透水性均较弱。地下水对钢筋混凝土无腐蚀性,对钢结构有弱腐蚀性。 (3)场地地震基本烈度:根据国家、广东省地震烈度区划资料及可行性研究报告,地震基本烈度为Ⅶ度。 2 车站规模的确定 (1)市二宫站客流。根据地铁二号线工程可行性研究报告:市二宫站远期(2029年)早高峰小时预测客流量为14326人/h,超高峰系数按1.2考虑,其设计客流量为17191人/h。其中上车设计客流量为9561(单向)人/h,从地面分向客流量来看,目前考虑路口客流量较大。但东侧地块开发后,其客流也将成为地铁的主要吸引对象。 (2)确定站台型式、宽度及车站外轮廓尺寸。根据车站预测客流量计算以及车站所处位置,特别是受地面交通的控制及线路的要求,确定车站布置在路边靠近五叉路口路下。车站的宽度受地面交通影响尽量缩窄,采用无柱式岛式站台,站台宽度为8.00m,有效长度为140.0m。车站外轮廓尺寸车站总长为168.20m,车站标准段总宽为17.7m;考虑到盾构过站的要求,南端断面每侧加宽1.31m;北端利用小港路口加宽做设备用房,其最大宽度为38.01m。 (3)车站建筑特点及建筑布置。大跨度无柱车站(8m岛式站台)由通常采用的单柱、双柱车站的基础上演化而来。车站的宽度与最小10m岛式站台相比,由于10m岛式站台有立柱存在,楼扶梯与立柱对称布置,而8m岛式站台楼扶梯居中布置,所以站台通过能力是相同的。无柱车站(8m岛式站台)的站厅、站台的空间宽敞、开阔。车站的总宽度至少减少2m左右。这对于明挖车站在施工期间,城市道路的交通疏解非常有利。市二宫车站受着道路交通的限制,选用明挖的工法,无柱车站的构思就这样产生。

3车站结构形式的选择(1) 车站围护结构。采用人工挖孔灌注桩,为了满足地面交通,尽量少占车道,围护结构如采用地下连续墙,虽然整体性好,但是施工期间要占江南大道的地面交通,加之地质条件上软下硬,施工难度大,施工进度受影响,不宜采用。钻孔灌注桩作为围护桩,对于上软下硬地层来说,施工工艺难以保证,也不应采用。根据本工程的地质上软下硬的特点,车站围护结构采用人工挖孔灌注柱。桩径为1500mm×1000mm。由于车站范围内大部分存在厚6m左右的海冲积淤泥层,局部存在0.4～4.0m左右的冲积砂层,为保证人工挖孔桩的施工安全,施工前,在人工挖孔桩位置施作搅拌桩,预先对软弱地层进行加固。(2) 车站主体结构。车站主体结构为地下二层框架结构。根据其结构特点,在车站南北两端设为有柱区;车站中部为无柱区,南端二层双跨结构,北端为双层四跨结构,立柱采用钢管混凝土柱,中部为双层单跨结构。车站无柱区设计是该设计的难点,是地下结构工程少见的难题,根据车站处在的位置外界条件和车站的功能的要求,施工的倒边施工能满足道路的交通疏解,设计的重点是针对无柱区的结构形式的选择。由于车站无柱为单跨的两层框架结构,净跨跨度大到15.7m。在上部覆土(厚2～4m)和机动车的动载作用下,其受力和变形大,设计进行了密肋梁方案、变截面方案、预应力钢筋混凝土箱梁方案综合比较。为了满足结构受力和变形的要求,顶板采用现浇横向斜推刚构的框架结构体系。(3) 基坑开挖支撑结构。车站有柱区采用盖挖逆筑法施工,中柱为钢管砼柱,并同时作为各层板的支撑柱。车站无柱区采用半明挖顺筑法施工,即在其站厅层采用明挖顺筑法、站台层采用盖挖逆筑法施工。在无柱区站厅层基坑开挖时在车站顶板上设一道纵向间距为3.0m的支撑,支撑为φ600mm、t=12mm的钢管支撑。车站附属结构(出入口通道及通风道)明挖施工期间的支撑采用钢管支撑。4 车站施工注意事项(1)车站位于江南大道东侧,为了最大限度地减小车站施工对江南大道东侧行人及非机动车辆的影响,车站框架结构施工。①对车站有柱区:顶板施工采用盖挖逆筑倒边作业,当车站西侧顶板施工时,在车站东侧开辟一条6m宽的道路,供非机动车辆及行人通行;②对车站无柱区:采用站厅层明挖顺筑,站台层盖挖逆筑法施工。顶板施工完毕即可覆土恢复交通。(2)车站附属结构:车站附属结构基本不影响交通,且由于管线已基本迁改,车站出入口通道及通风道均采用明挖顺筑法施工。(3)地下管线迁改:在江南大道上的管线多,一般都沿车站方向布置,管线的埋深都在3m以内,施工期间将顺在车站上方的管线迁移在车站的一侧,并将横跨车站的电缆整体悬吊。5 结束语综上所述,在地铁车站设计中,应充分考虑施工期间对地面的交通影响,采用适应的车站形式,在满足车站的功能基础上缩小车站规模,减少投资。在这次地铁设计中大胆尝试采用新结构形式及施工方法。为地铁设计领域积累了一些经验。