1、南京市四号线鼓楼站方案设计分析摘要： 本文针对南京市四号线鼓楼站工程特点，从施工方案、围护结构、结构设计等方面进行了方案比选分析，阐述了工程风险并提出应对措施，最后确定方案的可行性。 Abstract: The scheme comparison from construction scheme, envelop enclosure, structural design combined with the characteristics of Gulou ststion in Nanjing NO.4 Subway, and the whole risk condition of it was
2、 put forward and put forward replying the measure. Finally determined the feasibility of the scheme comparison in this article. 关键词：方案比选；设计；风险；措施 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 一、工程概况 南京市四号线鼓楼站位于北京东、西路交汇处，并沿北京西路方向敷设，与沿中山路敷设的既有 1 号线鼓楼站换乘。车站东侧为既有的 1号线鼓楼站，1 号线鼓楼站东侧有已通车的市政公路鼓楼隧道。车站西侧为鼓楼公园，公园环岛中间的鼓楼为江苏省省文物保护单位
3、，最高处的地面标高为 28m；鼓楼公园环岛西北角为紫金山天文台；北侧为绿地广场国际商务中心。 二、工程地质及水文条件 2.1 工程地质： 拟建场地岩土层分布不均匀，因受人类活动影响，填土层厚度变化较大，从 0.36.3m。 填土层之下为晚更新世晚期沉积的-2b2 层、 -3b1-2 层粉质粘土以及-4e 层含卵砾石粉质粘土。 场地下伏基岩为沉积岩，埋深变化较大，最大埋深为 17.5m，最小埋深为 0.3m。岩性包括泥岩、泥质粉砂岩、细砂岩、砂砾岩和断层角砾岩，岩体完整性亦有差异。砂砾岩中局部岩体破碎，部分地段有岩溶洞穴分布。 2.2 水文地质条件： 潜水含水层为层人工填土，含水层厚度不大。潜水
4、的补给来源主要为大气降水及管道渗漏补给，以蒸发、侧向径流和逐渐下渗方式排泄。承压水含水层为覆盖层底部的-4e 层含卵砾石粉质粘土。隔水顶板为微不透水的层粉质粘土，隔水底板为下伏岩层。钻孔揭露该含水层厚度较小，且分布不连续。其补给来源为地下径流的侧向补给，以及场外与其相通的上层孔隙潜水的越流补给，以地下径流为主要排泄方式。 三、结构方案及比选 3.1 施工方法方案比选与论证 本站考虑工程施工风险及地面交通、管线、绿化、征地等因素，各部位有针对性地选择明挖、盖挖、暗挖等工法进行施工。为了保护鼓楼公园，下穿鼓楼段车站主体及其相连风道采用暗挖施工。为了减小对鼓楼隧道的影响，上跨鼓楼隧道段采用暗挖法施工
5、。为了保护一号线车站结构及运营，靠近一号线段采用盖挖逆作法施工。为了保证鼓楼公园环岛交通畅通，车站西南角局部采用盖挖顺作法。在对绿地广场和鼓楼医院侧影响范围内树木移植后，通过交通疏解，个别管线拆改，车站其它部位均采用明挖法施工。 附属结构除 1 号风道采用暗挖法施工外，其他附属结构采用明挖法施工。 3.2 明挖基坑围护结构选型 车站主基坑开挖深度约 12.615.4m，开挖宽度 49.6m。根据目前国内外的技术措施，可供选择的基坑围护结构主要有机械钻孔、人工挖孔灌注桩和土钉墙等1。 人工挖孔较机械钻孔成孔质量好，但由于人工挖孔过程中施工风险较大，故不首先推荐人工挖孔灌注桩围护方案。 土钉支护适
6、用于场地条件开阔，地下水位较低，或者是坑外地下水位允许较大幅度的下降的情况。本车站场地不具备宽松的放坡条件且基坑较深，故不采用土钉墙支护方案。 钻孔灌注桩有结构刚度较大、施工安全、快速、经济等优点，是在一般场较多采用的围护结构型式2。综上所述，车站主体围护结构选用钻孔灌注桩。由于本站基坑宽近 50 米，采用锚索外拉相对经济合理。因此车站围护结构体系选择钻孔灌注桩结合锚索的型式。 3.2.1 围护结构类型 车站主体围护结构选用 1000mm1500 的钻孔灌注桩，采用外拉锚索方式，竖向设置两道，水平间距 1500mm。盾构井段围护结构选用1000mm1500 的钻孔灌注桩，采用钢管内支撑，竖向设
7、置三道，水平间距 3000mm。 3.2.2 计算图示及荷载 采用同济启明星基坑支护结构专用软件 FRWS7.1 计算，模拟基坑分步开挖、加撑和内部结构回筑、拆撑的全过程。 3.2.3 入土深度的确定 根据南京地区类似工程经验，围护结构嵌入强风化基岩 3.5 米。 3.2.4 计算结果及分析 如图所示围护结构最大水平位移小于 20mm（基坑深度 14.4X0.14%） 。经验算，整体稳定安全系数 Ks =3.171.35，满足规范要求3，计算结果见图 3.1。抗倾覆安全系数 2.261.2。 锚杆抗拔计算结果见表 3.1。第一道锚索采用 4 根 75 钢绞线，锚固段长 12 米，自由段长 9
8、米；第二道锚索采用 5 根 75 钢绞线，锚固段长 14 米，自由段长 7 米。 表 3.1 锚杆抗拔计算结果 图 3.1 围护结构内力包络图 3.3 主体结构方案的选择 根据建筑布置，明挖及盖挖段选用五柱六跨的框架箱型结构型式，盾构井段采用两柱三跨的框架箱形结构型式，顶、中、底板设计为梁板体系。暗挖段采用三连拱复合式衬砌结构，区间段采用马蹄形复合式衬砌结构。明挖附属结构采用箱形或框架箱形结构型式，1 号风道采用双层拱形复合式衬砌结构。 3.3.1 主体结构计算 1）主要尺寸的拟定 根据车站建筑特点、功能要求和地质情况，经对比计算，拟定结构尺寸如下(单位：mm)： （1）标准段：顶板厚 600
9、，中板厚 400，底板厚 900，侧墙厚 600，柱 7001000。顶、中、底板与内衬墙支座处均设 300900 腋角构造。 （2）端头井：顶板厚 800，中板厚 400，底板厚 900，侧墙厚 800，柱 8001000。顶、中、底板与内衬墙支座处均设 300900 腋角构造。 （3）结构抗浮 车站覆土厚 0.92.1m，抗浮设防水位按自然地面下 0.8m 考虑。经整体抗浮稳定验算，不满足 K1.05 的要求，故利用压顶梁及围护结构侧摩阻力抗浮。由于车站跨度较大，坑底设抗拔桩，减少浮力作用产生的不均匀沉降。最终经整体抗浮稳定验算，满足抗浮安全系数 K1.154的要求。 2）计算图式 （1）
10、主体结构围护结构与内衬墙间设有防水隔离层，为复合墙模式（计算图式见图 3.2） 。车站围护所用的钻孔灌注桩按照弹性地基梁的方法分析，且使用只压单元模拟内侧墙与围护结构之间力的传递效应；地层结构的作用采用受压弹簧模拟5。 图 3.2 主体结构标准段计算简图 （2）结构计算采用荷载结构模式，采用 SAP84 结构有限元计算程序进行计算。水压力由内衬墙承担，土压力由围护墙、内衬墙共同承担，从而形成复合墙结构模式。在计算模型中，利用 SAP84 里的受压弹簧模拟内侧墙与围护墙之间力的传递及地层对底板的作用。 （3）主要荷载有：结构自重（含装修荷载） 、地下水压力、岩土压力、设备荷载（含管线荷载） 、人
11、群荷载、地面超载、地铁车辆荷载及其冲击力、混凝土收缩及徐变影响力、地层反力，地震荷载、人防荷载。 (4)计算结果及分析 由于篇幅有限，内力图就不再呈献，根据计算结果得出，主要由结构裂缝验算工况控制包络线。 (5）结构的强度、沉降、抗浮和稳定性计算 根据内力计算结果对顶板、底板和侧墙等构件进行配筋和计算，结构构件尺寸满足强度要求。 (6）结构抗侵蚀性措施 对有侵蚀性地下水的地段，混凝土的抗侵蚀系数应满足设计要求。 四、结语 随着城市轨道交通网络化的不断发展，换乘车站及复杂条件下的待建车站越来越多。考虑车站对既有建筑，既有车站结构及周边环境的影响，待建车站必须进行风险分析及采取应对措施，确保车站安全运营。本站考虑工程施工风险及地面交通、管线、绿化、征地等因素，各部位有针对性地选择明挖、盖挖、暗挖等工法进行施工，充分考虑了各种风险，及应对措施，减少了对周边环境的影响，做到最优化，方案可行。 参考文献 1莫海鸿，周汉香，等基坑支护结构优化设计J岩土工程学报，2000，22（3）：144-148 2李粮纲，陈惟明，李小青基础工程施工技术M武汉：中国地质大学出版社，2001，5 3中华人民共和国住房和城乡建设部JGJ120-2012 建筑基坑支护技术规程S北京：中国建筑工业出版社，2012
