非破路施工地鐵車站技術經濟的比較論文
我國城市軌道交通建設發展迅猛,不僅各種施工技術水平得到提高,而且造價逐步趨于合理。目前有許多城市人口密集,交通運輸繁忙、地面建筑物高大林立、地下管線密布,針對這種情況許多城市希望不破除既有道路,不影響既有交通,又能在地下安全的修建地鐵。針對這一點,筆者以某個城市的研究為例,對比分析,進行造價剖析,供同行參考。
1 工程概況
本工程為某城市地鐵,地鐵東西向貫穿城市主城區,途經汽車客運站、大型文化廣場、火車站及城市重要商業中心和客流集散點。線路全長約20 km,均為地下線。共設車站17座,均為地下車站,其中5座車站為換乘站。
2 地下車站非破路施工的適應性
2.1 工程地質適應性
本工程地鐵沿線基本覆蓋的是人工填土、黏土、粉土、粉砂及風化的頁巖、灰巖巖層。正在修建和已經建成的北京地鐵14號線、大連地鐵1號線以及沈陽地鐵1、2號線的部分車站地質情況與本工程車站所處的地質條件基本相同,上述這些城市的部分車站均采用的是非破路的工法施工,所以本工程的地鐵車站可以采用非破路施工。
2.2 水文地質適應性
本工程地鐵沿線地表水系主要為故黃河水系,該水系橫貫城區,采用非坡路工法施工,可以有效的避繞水系,提高工程的安全性。
另外,本工程地鐵沿線地下水也較為豐富,地鐵沿線各車站地下水位均埋深約為2.0~3.2 m,若采用相應的措施進行疏干,采用非坡路工法施工方案是可行的。
2.3 周邊環境適用性
本工程地鐵沿線兩側建筑密集,主要為商業、住宅、工廠密集區等多層及高層建筑,若采用明挖法施工,必將有大量房屋拆遷、商場停業、工廠停產搬遷,大量人員流動,采用非破路施工法施工可以避免該情況發生。
另外,根據資料顯示,地鐵沿線地下有給水、排水、燃氣、電力、熱力、通信等管線,管線分布密集,平均埋深1.0 m,最大埋深小于3.0 m,多沿道路兩側敷設。若采用明挖法施工,必將有大量管線需要遷改,投資巨大,同時也會給老百姓的生活帶來不便,所以采用非破路施工法施工可以避免該情況發生。
再者,本工程地鐵沿線主要在城市主干道下方,城市主干道承擔該城市重要的交通任務,車流及人流量很大,若采用明挖發施工,施工期間必將引起地面交通的擁堵,給老百姓出行帶來諸多不便;另外,工程完成之后,若城市干道的路面沉陷達不到預計的情況,可能會給城市干道的運輸帶來極大的安全隱患,所以采用非破路施工法施工可以避免以上情況發生。
3 非破路施工的幾種工法介紹及技術經濟比較
目前,地鐵車站非破路施工常用的施工方法主要有“側洞法”、“中洞法”、“洞樁法”等。各種工法各有其優缺點,且都有成功實施的先例,但也都有一定的不足之處。
3.1 側洞法
先開挖兩側部分(側洞),在側洞內做梁、柱結構,然后再開挖中間部分(中洞),并逐漸將中洞頂部荷載通過側洞初期支護轉移到梁、柱上。是修建大跨隧道常用的方法,但由于初次揭露的是兩個側洞,跨度大,且要同步,對地表擾動大,安全性稍差。
3.2 中洞法
“中洞法”的核心是“CRD”工法,按照“小分塊、短臺階、快封閉”的原則,步步為營,施工安全度高,地面沉降及影響范圍小;此工序轉換是各種工法中次數最多的,在目前國內施工技術和工程管理水平條件下,很難限制工序轉換中附加位移;而且與“側洞法”相同,由于施工過程中必須采用大量的臨時支護,廢棄工程量大。
3.3 洞樁法(PBA工法)
是對傳統的地面框架結構施工方法和暗挖法進行有機結合,將導洞技術、樁技術、拱技術及框架結構的受力機理進行綜合運用的一種新的地下工程施工工法。在地下小導洞內施作圍護邊樁、中柱、底梁和頂梁、頂拱,共同構成樁、梁、拱支撐框架體系,承受施工過程的外部荷載,然后在頂拱和邊樁的保護下,逐層向下開挖土體,施作內部結構,最終形成由外層邊樁及頂拱初期支護和內層二次襯砌組合而成的永久承載體系。克服了工序轉換多的缺點,地面沉降控制較好;但為了扣拱,除了必須施作中柱及上下導洞外,還要施作圍護邊樁及成樁導洞,增加了工程量。 3.4 柱樁法
本方法具有PBA和中洞法的特點,即先挖柱洞完成中柱再開挖中洞。其它和壓力轉換基原理和中洞法相洞。
3.5 管幕法
利用微型頂管技術在擬建的地下建筑物四周頂入鋼管(或其他材質的管子),形成管幕結構,鋼管之間采用鎖口連接并注入防水材料而形成水密性地下空間,在此空間內可修建地下建筑物。一般情況下鋼管直徑較小。但目前又誕生出采用大直徑頂管技術完成管幕結構,利用大直徑鋼管作為結構支撐體系及施工作業空間完成車站頂板、側墻施工。土體開挖階段管幕起支護、擋水作用,之后又是主體結構的一部分,無需施工基坑圍護結構,無需降水。
3.6 非破路施工幾種工法的技術經濟比較
見表1。
4 全線非破路施工與明挖法施工的主要技術經濟比較
4.1 工程費比較
本次研究對地鐵全線工程進行了明挖和非破路施工兩大工法的研究。全線共17個車站,明挖方案,工程投資27.40億元;若采用非破路施工方案,工程投資31.51億。非破路施工方案較明挖方案投資增加4.11億元。
4.2 工程建設其他費比較
明挖方案房屋拆遷面積為21.65萬平方米,投資15.16億元;非破路施工方案,房屋拆遷面積為12.8萬m2,投資12.06億元,減少了8.85萬m2房屋的拆遷,投資減少3.10億元。
明挖方案要破除既有道路,部分管線要遷改,投資3.6億元;非破路施工方案,則有效的避免了管線的遷改,投資1.49億元,較明挖方案投資節約2.11億元。
另外,若車站采用非破路施工,則不會破除既有道路,較明挖法施工節約道路
路面的破復補償費用和交通疏解費用共約0.85億元。
4.3 具體技術經濟比較表
見表2。
5 結語
該城市地鐵采用非破路法施工方案,在技術方面,車站主要采用非破路施工的各種施工工法,結合多種輔助措施加固圍巖,有效降水等措施確保施工安全完成;經濟方面,若采用非破路(車站采用非破路施工,區間采用盾構法施工)工法修建地下車站和區間隧道其工程費用與明挖方案相比投資增加3.72%;其他建設費主要是房屋拆遷補償費、管線切改費、交通疏解費、路面破復費等費用節約2.97%;預備費和專項費用投資增加1.02%;綜合起來采用非破路施工方案較明挖方案總投資增加1.77%,總投資略有增加。社會效應方面,采用非破路工法可以最大限度的減少對城市交通的影響,減少拆遷量,降低社會穩定性風險,社會效益、環保效益較好。所以本工程地鐵采用非破路法施工是可行的!
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