經(jīng)濟(jì)性與安全性對(duì)地鐵設(shè)計(jì)方案的影響探討

劉俊妮 謝國龍

(中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430056)

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經(jīng)濟(jì)性與安全性對(duì)地鐵設(shè)計(jì)方案的影響探討

劉俊妮 謝國龍

(中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430056)

以哈爾濱地鐵三號(hào)線二期起點(diǎn)—征儀路站區(qū)間設(shè)計(jì)方案為例，從安全性與經(jīng)濟(jì)性的角度，對(duì)比分析了新建1號(hào)施工豎井與利用一期工程施工豎井方案的優(yōu)缺點(diǎn)，依據(jù)實(shí)際情況，確定采取利用一期工程施工豎井的方案，并研究了區(qū)間大斷面襯砌內(nèi)輪廓尺寸，對(duì)類似工程具有參考作用。

地鐵，施工豎井，大斷面，經(jīng)濟(jì)性，安全性

安全性、經(jīng)濟(jì)性與舒適性是地鐵設(shè)計(jì)中所遵循的三大原則。制定方案過程中，在保證舒適性的前提下，需先考慮安全性，然后結(jié)合經(jīng)濟(jì)性制定最終的方案。本文結(jié)合哈爾濱地鐵三號(hào)線二期起點(diǎn)—征儀路站區(qū)間(以下簡稱起征區(qū)間)方案設(shè)計(jì)，詳細(xì)探討了以下兩個(gè)問題：1)新建1號(hào)施工豎井與利用一期工程施工豎井方案對(duì)比研究；2)大斷面襯砌內(nèi)輪廓尺寸對(duì)比研究。通過兩個(gè)問題的對(duì)比分析，從安全性、經(jīng)濟(jì)性的角度考慮，最終將區(qū)間方案確定。本文論證過程，對(duì)類似工程具有重要的參考價(jià)值。

1 工程概況

起征區(qū)間起點(diǎn)為一期工程終點(diǎn)施工豎井，區(qū)間沿保健路向東行進(jìn)，出一期工程施工豎井后，過哈醫(yī)科大學(xué)，線路由4.8 m線間距變?yōu)?7 m，區(qū)間依次過哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院、哈爾濱市第七十三中學(xué)，之后，由于征儀路站前端設(shè)置了列車停車線，此處設(shè)置2號(hào)施工豎井，過2號(hào)施工豎井后，線路向東敷設(shè)至征儀路站。由于線路出一期工程豎井之后，線間距由4.8 m增大至11 m，且征儀路站端頭設(shè)有停車線，這些因素決定了該區(qū)間采用礦山法施工。根據(jù)工籌及施工難度，該區(qū)間需設(shè)置兩座施工豎井。原方案中不利用一期工程施工豎井，而是新建1號(hào)施工豎井，新建的1號(hào)豎井位于區(qū)間中洞法轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)斷面處，為滿足工期要求及停車線段施工要求，需要設(shè)置2號(hào)施工豎井，新建2號(hào)施工豎井位于停車線端頭，以下將對(duì)方案研究對(duì)比內(nèi)容做詳細(xì)的闡述。

2 新建1號(hào)施工豎井與利用一期工程施工豎井方案對(duì)比研究

原設(shè)計(jì)方案中，將新建1號(hào)施工豎井置于中洞法轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)斷面處，選擇該方案的原因有以下幾點(diǎn)：1)起征區(qū)間長度約為950 m，并且單洞雙線斷面、雙聯(lián)拱斷面占比例較大，為滿足工期要求，必須設(shè)置兩座施工豎井；2)一期工程停車線車擋設(shè)置在一期施工豎井處，造成一期工程運(yùn)營后，該施工豎井無法為二期工程提供工作面，因此新建1號(hào)施工豎井；3)該處為雙聯(lián)拱斷面與標(biāo)準(zhǔn)斷面轉(zhuǎn)換處，設(shè)置豎井方便工法轉(zhuǎn)換。新建1號(hào)施工豎井與一期工程

施工豎井總圖見圖1。

該方案優(yōu)勢(shì)為，新建1號(hào)施工豎井可直接向兩側(cè)開挖，不需要中洞法開挖后還要修建堵頭墻，工法轉(zhuǎn)換較為容易。經(jīng)過安全經(jīng)濟(jì)比較，該方案有幾點(diǎn)不利之處：1)從安全性上來講，若是中洞法直接過渡到兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)斷面，其風(fēng)險(xiǎn)是中洞法對(duì)掌子面前方土體影響較大，開挖標(biāo)準(zhǔn)斷面時(shí)，掌子面容易坍塌，明挖豎井出洞時(shí)主要風(fēng)險(xiǎn)是開洞門時(shí)的土體坍塌，兩種情況都有常規(guī)風(fēng)險(xiǎn)，雖然風(fēng)險(xiǎn)都在可控范圍內(nèi)，但修建施工豎井未能有效規(guī)避施工風(fēng)險(xiǎn)；2)從經(jīng)濟(jì)性上來講，新建1號(hào)施工豎井造價(jià)為955萬元，若直接利用一期工程施工豎井，重新布置一期工程車擋位置，在新建1號(hào)施工豎井處采用中洞法隧道代替，僅需180萬元，新建1號(hào)施工豎井比利用一期工程施工豎井，造價(jià)上高775萬元，同時(shí)，新建1號(hào)施工豎井尚未涉及到管線改遷與交通疏解等費(fèi)用問題，從中可以看出，新建1號(hào)施工豎井在經(jīng)濟(jì)性上處于劣勢(shì)；3)從工期上來講，新建1號(hào)施工豎井占用5個(gè)月工期，區(qū)間總工期需要23個(gè)月，若利用一期施工豎井施工，總工期僅需19個(gè)月，即新建1號(hào)施工豎井在工期上沒有優(yōu)勢(shì)。

通過上述方案比較，利用一期工程施工豎井具有較大經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，因此經(jīng)過與設(shè)計(jì)、運(yùn)營方協(xié)調(diào)，重新布置一期工程車擋位置，保證一期工程施工豎井可繼續(xù)為二期工程服務(wù)。

3 大斷面襯砌內(nèi)輪廓尺寸對(duì)比研究

一般來講，礦山法區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)斷面尺寸均為統(tǒng)一規(guī)定，而大斷面襯砌內(nèi)輪廓尺寸則需要各工點(diǎn)根據(jù)具體情況去擬定，在起征區(qū)間大斷面內(nèi)輪廓尺寸擬定的過程中，需要做安全性、經(jīng)濟(jì)性的比較分析，最終確定大斷面區(qū)間的內(nèi)輪廓尺寸。如圖2所示，為本區(qū)間初步設(shè)計(jì)中擬定的兩種大斷面內(nèi)輪廓尺寸。

首先從安全角度考慮，對(duì)兩種內(nèi)輪廓襯砌進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算分析。從圖3計(jì)算結(jié)果可以看出方案二彎矩比方案一彎矩少34 kN·m，而在配筋過程中，二者均需選擇Φ25@100的鋼筋布置，即二者在安全性上均滿足要求。

其次從經(jīng)濟(jì)性上來分析，從輪廓圖上明顯可見方案一開挖輪廓小，二者主要工程量對(duì)比如表1所示。從表1中可以計(jì)算得出，方案一比方案二要省1 749元/延米，而起征區(qū)間大斷面長度約為440 m，整個(gè)大斷面區(qū)間采用方案一的斷面輪廓尺寸要比方案二節(jié)省76.96萬元，因此推薦采用圖2中方案一的大斷面內(nèi)輪廓尺寸。

表1 每延米主要工程量對(duì)比表

編號(hào)項(xiàng)目方案一方案二1開挖土方/m387.788.72噴射混凝土/m311.4511.513格柵鋼架/t3.643.684鋼筋網(wǎng)/t0.390.395二襯混凝土/m317.718.16二襯鋼筋/t3.893.98

4 結(jié)語

本文根據(jù)安全性與經(jīng)濟(jì)性的原則，對(duì)不同的方案進(jìn)行了對(duì)比，得到以下結(jié)論：1)區(qū)間變斷面處新建1號(hào)施工豎井的方案未能消除施工安全風(fēng)險(xiǎn)，卻增加了投資額，故不應(yīng)新建1號(hào)施工豎井，而是利用一期工程終點(diǎn)施工豎井提供開挖面。2)兩種襯砌內(nèi)輪廓尺寸在安全性相差不大的情況下，應(yīng)采用開挖輪廓小的方案，以節(jié)省工程投資。

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Inquiry on the impact of economy and safety upon subway design scheme

Liu Junni Xie Guolong

(ChinaCommunication2ndHighwaySurvey&DesignAcademyCo.,Ltd,Wuhan430056,China)

Taking Harbin subway Line No.3 phaseⅡ starting point-Zhengyi road station district design scheme as an example, starting from the aspect of safety and economy, according to actual conditions, the paper determines to apply phase I engineering construction vertical shaft scheme, comparatively analyzes merits and defects of new construction No.1 vertical shaft and using phase I engineering construction vertical shaft scheme, and studies regional large-section masonry size, which has certain guiding role for similar engineering.

subway, construction vertical shaft, large-section, economy, safety

1009-6825(2016)11-0148-02

2016-01-20

劉俊妮(1982- )，女，工程師； 謝國龍(1983- )，男，工程師

U212

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