特殊环境条件下的上海轨道交通4号线修复工程_省略_述_世界地铁隧道修复设计史上的

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3. 3. 3 工程造价比较
根据估算,在不计征地拆迁的前提下,改线修复
方案比原位修复方案工程量多出10% ~20%。若
考虑到约1. 2万m2的建筑物拆迁以及大量道路翻
交和管线搬迁,改线修复方案的实际工程量和总体
造价超出原位修复方案约40%。
3. 3. 4 线路使用条件比较
在改线修复线路方案中,为避让既有建筑物,需
1. 2. 3 水力联系
根据勘察资料,承压水与黄浦江水无直接的水
力联系,但水位受黄浦江江水变化的影响,变幅约
50 cm。
1. 3 事故前后工程地质情况对比
通过对事故后的工程补勘资料与事故前勘察报
告进行分析对比,可得出如下结论:
(1)各土层物理力学性质指标基本一致;
(2)由于抢险期间采取了相关注浆措施,第②
层~第⑤层的土性指标略好于事故前指标;
(3)塌陷区第⑥层土性指标变差。
事故发生后地层塌陷错位示意图见图2。
2 工程周边环境
2. 1 地面环境
修复工程场区周边环境极为复杂,地面建(构)
筑物众多,且保护要求较高。地面环境示意见图1,
需保护的主要建(构)筑物情况见表2。
表2 地面建(构)筑物概况一览表
程度的区域塌陷,致使土层受到了深度扰动。为了
更全面地了解事故后的土层情况,对事故发生区域
进行了工程地质补勘。根据补勘报告,场区范围内
工程地质参数见表1。
1. 2 水文地质
1. 2. 1 地下水类型
根据已有勘察资料表明,沿线地下水主要有浅部
黏性土、粉性土层中的潜水及深部粉性土、砂土层中
5.完好隧道内抽水清理渗漏风险; 6.临江花苑大厦保护风险;
7.深层地下障碍物处理风险
各自难点
1.破损超出预计范围风险;
2.临江花苑大厦角点部位处理风险;
3.好坏隧道连接暗挖施工难度大及流砂风险;
4.江中段施工风险,围堰附加荷载导致下部好隧道破

1.原废弃隧道(尤其是江中段)的处理风险;
3. 3. 1 实施难度及风险比较(见表3)
3. 3. 2 环境影响比较(见表4)
表3 原位修复与改线修复难度和风险比较表
项目原位修复方案改线修复方案
共有难点
1.超深地下连续墙的施工困难及塌孔风险; 2.超深基坑开挖、承压水降水及管涌风险;
3.未损坏隧道保护性切割及损坏扩大风险; 4.深基坑与未损隧道的连接渗漏风险;
3. 2. 1 原位修复线路方案
线路方案基本同原来线路。主要对临江花苑大
厦区域的线路平面方案进行了局部调整,线路纵坡
基本与事故前纵坡一致。线路使用条件较改线修复
方案好,避免了小半径曲线。
3. 2. 2 原位修复结构方案
原位修复主要采用地下连续墙+钢筋混凝土支
撑(围檩)作为支护结构,并辅之于超深地基加固、
3. 2. 3 原位修复方案关键技术
原位修复采用明、暗挖相结合的方式进行,工程
方案牵涉江中围堰及平台、隧道切割、障碍物处理、
超深地下连续墙成槽、超深地基加固、超深承压水降
水、超深基坑施工、隧道内抽水和清理、近距离建筑
物保护、好坏隧道对接以及暗挖法施工等多项高难
度关键技术。
3. 3 修复方案综合比选
3. 1 改线修复方案
3. 1. 1 改线修复线路方案
所谓改线方案即为线路局部调整方案(国外如俄
罗斯圣彼得堡、新加坡的地铁隧道修复均采用此类方
案)。其总体设想是在浦东和浦西设置两个连接工作
井,将线路调整到隧道损坏区域的外侧,然后在两个
工作井之间重新修建两条区间隧道。改线方案线路可
根据新建隧道与原有隧道的位置关系分为北线和南
浦东无拆迁工作量大,施工时需占用天伦大厦少量场地及中江房产大量场地。施工期间塘桥路、浦明路及茂兴路交通多次翻交,特别是浦明路交通受较大影响
浦西临江花苑大厦的办公环境受到较大影响,中山南路阶段性交通翻交南浦大桥上匝道拆除110 m,须临时改道。中山南路多次翻交,交通路幅有所减少,对交通影响较大
江中围堰及基坑施工期间,对黄浦江通航有一定影响浦西岸边临时围堤拆除,浦东中栈码头桩基拔除,对航道有影响
④淤泥质粘土1. 10~4. 30 46. 7 16. 9 1. 35 18. 1 14 11. 5
⑤粉质黏土5. 30~9. 60 35. 1 17. 9 1. 02 15. 4 17 16. 5
⑥粉质黏土1. 30~6. 50 23. 3 19修复方案线路示意图见图3。
经对两个方案线路穿越及运营条件等因素的综
合比较,考虑到南线方案的线路将穿越税务大楼(10
层)和双龙大厦(7层)裙房,需桩基托换或截桩,沿线
码头的拔桩工作量亦大于北线方案,加之浦西工作井
与南浦大桥引桥、临江花苑大厦(22层)的矛盾远大
于北线方案。故改线方案仅考虑北线方案。
了世界隧道修复工程设计和施工的多项第一。
2007年9月20日,中共上海市委副书记、上海市市长韩正在视察已贯通的4号线修复工程
时,高度称赞了工程中所体现出来的“以科技引领工程,以创新引领突破”的精神。
4号线修复段按计划将于今年年底通车,届时上海将实现第一条贯穿整个中心城区的轨道交
通环线运行。本期发表的“特殊环境条件下的上海轨道交通4号线修复工程设计综述”一文,可帮
成槽、超深地基加固、超深承压水降水、超深基坑施
工、隧道内抽水和清理、工作井与好隧道相接、区间
推进障碍物处理、废弃隧道、风井以及防汛墙处理等
多项高难度关键技术。
3. 2 原位修复方案
原位修复方案的总体思路是在破损隧道范围内
采用超深基坑明挖施工和好、坏隧道连接段暗挖施工
相结合的方式来完成整个破损隧道区间的修复工作。
表1 工程地质参数表
层号土层名称层厚/m含水量/%重度/kN·m-3孔隙比/e0塑性指数/IP固快剪峰值内聚力c(kPa)内摩擦角
①1-1杂填土1. 00~13. 50
①1-2素填土0. 5~2. 50
①2淤泥夹砂1. 5~5. 90 34. 9 17. 7 1. 03 13. 5
②0黏质粉土2. 5~17. 30 33. 9 18. 0 0. 98 12. 6 6 29. 0
2.新联络通道及废水泵房的施工难度和风险;
3.新建隧道超深出洞及江中段推进的施工难度和风
险;
4.南浦大桥上匝道需临时拆除,浦西中山南路、浦东塘
桥、浦明路、茂兴路需多次翻交,交通组织比较困难
—4—《地下工程与隧道》2007年第4期表4 原位修复与改线修复的环境影响比较表
项目原位修复方案改线修复方案
选、明挖基坑、江中围堰、暗挖连接段、环境保护、结构防水等入手,详尽介绍了这一世界地铁隧道修复史
上前所未有的工程设计方案优化研究、创新突破的主要过程和环节。
关键词:轨道交通;修复工程;特殊环境;超深基坑;支护结构方案;江中围堰;暗挖连接段
—1—《地下工程与隧道》2007年第4期图1 4号线修复工程平面示意图
⑦1砂质粉土2. 80~13. 0 28. 7 18. 7 0. 82 1 31. 5
⑦2粉细砂26. 0~33. 60 26. 2 19. 2 0. 74 0 32. 5
⑨1粉细砂15. 60~19. 50 25. 3 19. 3 0. 71 0 33. 0
⑨2含砾细砂25. 1 19. 0 0. 74 0 31. 0
6南浦大桥上匝道修复工程基坑西端北侧中山南路上钢筋混凝土高架道路需保护
—2—《地下工程与隧道》2007年第4期图2 地层塌陷错位示意图
2. 2 地下环境
由于修复工程位于原隧道破损区域范围,且事
故抢险期间为控制险情发展,采取了许多诸如在地
层内注浆或填充的临时应急措施,导致修复工程场
区范围内地下障碍物众多,主要有:
序号建(构)筑物位置结构形式及概况保护与否
1黄浦江防汛墙黄浦江浦西江边需保护
2谷泰饭店等3幢五层房屋中山南路以东董家渡路北侧砖混结构5层需保护
3临江花苑大厦修复工程基坑南侧框架结构22层需保护
4土产公司大楼沿中山南路临江花苑大厦南侧框架结构10层需保护
5光大银行大楼沿中山南路土产公司大楼南侧框架结构7层需保护
3.1.2 改线修复结构方案
根据改线修复方案,工程实施时需在浦东及浦西
两侧分别设置工作井,并重新修建江中段盾构区间隧
道。工作井拟采用地下墙+钢(或混凝土)支撑,明挖
施工;江中段区间隧道拟采用泥水土压平衡盾构推进
实施(在穿越既有码头时需采取措施处理码头桩基)。
—3—《地下工程与隧道》2007年第4期图3 改线修复方案线路示意图
进行了深入细致地调研工作。结合对原工程地质勘
察和抢险后就地补勘两份报告的对比分析,同时通
过“走出去、请进来”的方式对国内外现有施工机
械、工艺水平及工程可实施性等方面进行了全面的
比选研究,同时在现场开展了相关试验工作。在充
分听取了国内相关资深专家意见和建议的基础上,
对修复工程提出了原位修复和改线修复两大方案。
抢险结束后,市领导即责成我院作为4号线修复工
程的设计主体单位,配合该修复工程的责任主
体———上海隧道工程股份有限公司共同来完成这项
世界地铁隧道修复史上前所未有、技术难度极高的
艰巨任务。
4号线修复工程平面示意图见图1。
1 工程地质与水文地质
1. 1 工程地质
事故发生后,由于工程场区范围内发生了一定
抽降承压水的明挖段结构实施方案及冻结加固前提
下的矿山法暗挖的连接段结构实施方案。
方案难点主要在于修复区段工程周边环境条件
极为复杂且下部障碍物较多,又处在承压含水层中,
加之最大基坑开挖深度达41. 5 m,工程实施条件较
差。此外,采用原位修复方案如何准确确定修复工
程的范围既困难,又事关成败大局。
设计与研究
上海市轨道交通4号线工程是上海市轨道交通
网络中的唯一一条环线。2003年7月1日,该线浦
东南路站—南浦大桥站区间范围内的中间风井联络
通道冻结施工发生工程事故,导致已完成的部分区
间隧道(约264 m)塌陷和破坏,进而使得地面建筑
物发生坍塌、倾斜。
为了早日实现4号线的环线运营功能,在事故
工程方案难点主要在于浦东及浦西两大工作井
的实施。根据线路设计方案及盾构区间实施要求,
两工作井基坑开挖深度均需超过32 m,且工作井周
边环境极为复杂,需拆迁工作井范围内的大量建筑
物并需对多条市政管线进行临时改移。
3. 1. 3 改线修复方案关键技术
改线修复方案涉及隧道切割、超深地下连续墙
风井位置发生透水涌砂工程事故。上海市迅即启动应急预案机制开展抢险。当险情遏止后,立即
转入工程修复阶段。在确定采用运营线型合理,但设计、施工难度更大的“原位修复方案”后,修复
工程设计总体单位———上海市隧道工程轨道交通设计研究院坚持科技创新,攻克了诸多工程难点,
并与修复工程的施工单位———上海隧道工程股份有限公司密切配合,圆满完成了该修复工程,开创
设置小半径曲线,使用条件相对较差。而采用原位
修复方案,线路走向基本不变,仅对局部区段线路进
助广大读者从设计的角度进一步了解这一为社会所广泛关注的“修复工程”的主要过程和创新点。
特殊环境条件下的上海轨道交通4号线
修复工程设计综述
———世界地铁隧道修复设计史上的一次重大突破
王秀志,梁 伟,曹文宏
(上海市隧道工程轨道交通设计研究院)
摘 要:以获得圆满成功的上海轨道交通4号线修复工程为案例,从工程环境调研、修复总体方案比
(1)下部破损的区间隧道;
(2)原区间已铺设完毕的部分轨道及尚未撤走
的冻结施工设备或设施(冷冻机、自来水管、临时支撑
等);
(3)抢险期间所采取的浅、深层注浆以及深层
素混凝土充填等;
(4)事故期间遭致破坏的文庙泵站、中间风井
以及若干塌陷地面建筑物的基础等。
3 修复工程总体方案选择
事故抢险结束后,即着手对现场周边工程环境
的承压水,第⑦层为上海地区第一承压含水层,第⑨
层为上海地区第二承压含水层,场区内⑦、⑨层相通。
1. 2. 2 地下水水位
潜水位和承压水位随季节、气候、湖汐等因素而
有所变化。
潜水位:埋深一般离地表面约0. 3~1. 5 m,第一
承压含水层:水头埋深为3~11m,年呈周期性变化。
编者按:2003年7月1日,上海市轨道交通4号线南浦大桥站—浦东南路站区间隧道的中间
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