地铁超深中间风井关键技术设计和研究

收稿日期:20150811;修回日期:20150921

作者简介:彭长胜(1979 ),男,高级工程师,2004年毕业于兰州交通大学岩土工程专业,工学硕士,E⁃mail:185697419@㊂

第60卷　第4期2016年4月

铁道标准设计

RAILWAY　STANDARD　DESIGN

Vol.60　No.4Apr.2016

文章编号:10042954(2016)04009104

地铁超深中间风井关键技术设计和研究

彭长胜

(中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉　430063)

摘　要:为解决地铁超深中间风井的设计和施工高风险问题,结合武汉地铁4号线越江区间超深中间风井,通过对超深中间风井设计方案的比选,分析超深中间风井设计和施工中的重难点,得出超深中间风井围护㊁止水降水方案㊁盾构穿越中间风井等关键技术的详细方案,成功解决超深风井的高风险问题㊂关键词:地铁;越江隧道;中间风井;设计

中图分类号:U455 文献标识码:A DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.04.022

Design and Analysis of key technologies for Metro

Super⁃depth Intermediate Ventilation Shaft

PENG Chang⁃sheng

(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.Ltd,Wuhan 430063,China)

Abstract :To solve the high risks in the design and construction of metro intermediate ventilation shaft,this paper analyzes the difficulties encountered in the design and construction of super⁃depth intermediate ventilation shaft with reference to the practices in the super⁃depth intermediate ventilation shaft of the river⁃crossing on Wuhan Metro line 4and based on comparison of design schemes.The results show that the key technologies such as retaining structure,sealing and dewatering solutions and shielding process

are proved successful to solve the high risks in the construction.

Key words :Metro;River⁃crossing tunnel;Intermediate ventilation shaft;Design

1　工程概况

武汉地铁4号线拦江路站 复兴路站区间隧道穿越长江,区间隧道位于长江一桥上游约1.4km 处,连接汉阳和武昌,河床宽约1400m,江底平顺,北坡平缓,南坡较陡,主槽位于右岸(武昌岸),区间采用2台盾构施工,两条盾构隧道的外径6.2m,内径5.5m㊂区间隧道全长约3003m㊂

列车以最大速度㊁正常速度运行情况下在该区间的运行时间分别为3min13s㊁3min25s,大于2min 均不超过4min [1],因此该区间内最多有2列列车在同时运行㊂一旦出现前方列车车尾或后方列车车头着火等工况,无论从哪个方向通风,都必然使其中一列列车乘客处于高温烟气区,将会严重危害到乘客生命安全[23]㊂通过设置中间风井将整个区间分成几个通风

区段,确保在一个通风区段内只有1列列车,但由于江面较宽,无法在区间的中点设置中间风井,只能在武昌岸和汉阳岸分别设置1座中间风井㊂由于长江侧的深槽靠近武昌岸,因而武昌岸附近隧道的埋深较深,导致武昌岸中间风井深度较深,达到48m,属于城区内超深基坑㊂本文主要结合武昌风井的工程情况,对地铁超深中间风井的设计关键技术进行论述㊂

武昌中间风井位于武昌主城区张之洞路上,中心里程为右DK15+105.6,地面高程为26.3m,风井左侧为武汉音乐学院6层办公楼及2~4层民宅;右侧有武汉造船厂19层办公楼,距离长江大堤约235m,根据通风要求和防烟楼梯的布置,中间风井宽约11.4m,长约27.7m,深约48m㊂2　工程地质和水文地质2.1　工程地质

风井距离长江较近,属于长江I 级阶地,风井底板以上的地层主要有:1-1杂填土,3-5层粉质黏土㊁粉

土㊁粉砂互层,4-2粉细砂,8-1粉细砂㊂底板以下地层为:8-1粉细砂,9圆砾土,20a-1强风化泥岩等㊂强透水的粉细砂层厚度较大且与江中的透水地层连通,对基坑工程的风险较大[4]㊂

2.2　水文地质

上层滞水主要赋存于场区上部的人工填土中,无统一自由水面,接受大气降水和供㊁排水管道渗漏水补给,水量有限㊂第四系松散砂土类孔隙水主要赋存于砂土层中,为本场区主要含水层,与长江具密切水力联系,补给主要来源于长江水,水量丰富;场区砂土层多低于长江水面,故其内孔隙水多具承压性,承压水头与长江水位相近㊂基岩裂隙水主要赋存于中~微风化基岩裂隙中,场区基岩多为软岩,节理㊁裂隙多为密闭型,基岩裂隙水贫乏,基岩为主要的隔水层[4]㊂

3　中间风井方案比选

区间隧道的中间风井井内或就近应设置直通地面的防烟楼梯[5],因此,中间风井不仅考虑通风还需要防烟楼梯的设置要求㊂根据中间风井与区间两者的平面位置关系,有2种中间风井方案:一种中间风井横跨两线区间,即两线区间从风井中穿越;另一种,风井放置在两线区间的之间,区间从风井两侧通过,风井通过暗挖风道与两线区间联通㊂

3.1　横跨两线方案

左右两线线间距与前后段同为13m,风井横跨左右两线方案,其平面尺寸为27.7m×11.4m,见图1㊂该方案先施工风井围护结构㊁开挖㊁施作主体结构㊁盾构穿越㊂盾构隧道需要二进二出穿越风井,地面风亭通过风井直接与区间的顶部连通,过风面积超过20m2

㊂

图1　横跨两线风井平面(单位:mm)

3.2　两线中间方案

本方案将左右线路的线间距拉大到23.207m,风井设在两线路中间,风井中心里程为右CK15+100,基坑深度49m㊂盾构隧道从风井两侧经过㊂在盾构隧道与风井之间通过设置联络通道来满足通风和疏散要求㊂根据隧道通风以及风井结构受力的要求,确定风井结构外包尺寸为12.4m×25.9m,箱形框架结构,平面如图2所示

㊂

图2　两线中间风井平面(单位:mm)

根据通风要求需要设置4条风道,其中1条风道兼做联络通道,风道高3m,宽1.2m,如图3所示㊂

4条风道的总面积为14.4m2,由于电力电缆需要从区

间引入风井内,需要占用面积0.88m2,因此风道的过

风面积为13.52m2㊂联络通道两侧均采用钢管片,钢

管片的环宽为1.5m,左㊁右线共24环钢管片

㊂

图3　区间与风井连接(单位:mm)

3.3　风井方案比选(表1)

表1　风井方案比选

方案横跨两线两线中间

风道面积/m22013.52

风井尺寸/m27.7×11.425.9×12.4

对线路影响无,线间距13m增大,线间距23.207m

盾构下穿建筑物无下穿1栋6层建筑物

钢管片无24环钢管片,开口高4.315m 与线路拟合误差无偏离线路124mm

联络通道(风道)无8条

施工难度及风险风险低:穿越风井风险高:①需要下穿1栋6层建筑物;②施工8条联络通道;

③拆除16环局部的钢管片;④左右两线管片开口密集,对整个结构削弱最多

对区间工期影响必须风井完成后

才能盾构穿越

盾构区间施工不受风井施工

影响

盾构检修位置在风井内检修在其他地方检修

造价低高

横跨两线风井方案中,盾构穿越风井后,拆除风井

内的管片,其形成风道面积可超过20m2㊂两线中间方

案由于风道通过后期暗挖的通道来连接,在盾构管片29铁道标准设计第60卷