Acerca de los principales problemas de instalación de las estaciones de metro

En la actualidad, los métodos de construcción de estaciones de metro en el país y en el extranjero incluyen excavación abierta, excavación de cubierta, excavación encubierta y túneles de protección. Este artículo explica principalmente los principios, procesos de construcción, ventajas y desventajas de los métodos de construcción para la construcción de estaciones de metro y proporciona referencias útiles para elegir métodos de construcción razonables al construir estaciones de metro en las principales ciudades de mi país.

Palabras clave: estación de metro; método de construcción; proceso de construcción; ventajas y desventajas; condiciones aplicables

Con el rápido desarrollo de la construcción económica socialista de mi país y la mejora de la fuerza nacional integral, La escala de las ciudades sigue aumentando El flujo de población urbana sigue aumentando y la situación del tráfico empeora año tras año. Para mejorar el entorno de transporte se han adoptado diversas medidas, entre ellas la construcción de ferrocarriles subterráneos. Por ejemplo, en los últimos años, ciudades como Beijing, Guangzhou y Shenzhen han construido una gran cantidad de ferrocarriles subterráneos. Dado que los métodos de construcción de los ferrocarriles subterráneos urbanos se ven muy afectados por la construcción del terreno, las carreteras, el transporte urbano, la hidrogeología, la protección del medio ambiente, la maquinaria de construcción y los fondos, los métodos de construcción utilizados también son diferentes. A continuación se presentarán los métodos de construcción del metro urbano, respectivamente. La selección del método de construcción debe determinarse después de una comparación técnica y económica exhaustiva basada en la naturaleza, escala, condiciones geológicas e hidrológicas del proyecto, así como los obstáculos sobre y bajo tierra, el equipo de construcción, la protección ambiental, los requisitos del período de construcción y otros factores.

1. Cortar y cubrir

Excavación a cielo abierto se refiere a cavar el suelo, excavar la tierra de arriba a abajo hasta la elevación de diseño, construir el túnel de abajo a arriba y completar el túnel. Estructura principal del túnel. El método de construcción final para rellenar el pozo de cimentación o restaurar el terreno.

El método a cielo abierto es el método preferido para la construcción de metros en varios países. Generalmente se utiliza cuando el tráfico terrestre y el entorno lo permiten. Las estaciones de metro poco profundas y los túneles de sección a menudo utilizan métodos de corte abierto y cubierta abierta, que son tecnologías de ingeniería de pozos de cimentación profunda. Dado que los proyectos de metro generalmente están ubicados en áreas urbanas con edificios densos, la principal dificultad técnica de los proyectos de pozos de cimentación profundos es proteger el estado original alrededor del pozo de cimentación, evitar el asentamiento superficial y reducir el impacto en los edificios existentes. La ventaja del método a cielo abierto es que su proceso de construcción es simple, rápido y económico, y a menudo se considera como la primera opción. Pero sus deficiencias también son obvias, como los atascos de tráfico prolongados, el ruido y las vibraciones y otros impactos ambientales.

El procedimiento general de construcción a cielo abierto se puede dividir en cuatro pasos: construcción de la estructura de mantenimiento → excavación de tierra interna → construcción de la estructura de ingeniería → reparación de tuberías y recubrimiento del suelo, como se muestra en la Figura 1.

La estación de metro Huangxing Road de la línea M8 del metro de Shanghai está ubicada debajo de la línea central de Kongjiang Road en el lado este de la intersección de Kongjiang Road y Jingyu Road en Shanghai. La estación es una estación insular subterránea de dos pisos con una longitud de 166,6 m, un ancho de sección transversal estándar de 17,2 m y un ancho de boca de pozo de 21,4 m en los extremos norte y sur. La sección estándar es una estructura de hormigón armado de una sola columna y doble vano, y la parte de boca de pozo es una estructura de doble columna y doble vano, con ** dos pozos de aire y tres entradas. El cuerpo principal de la estación utiliza muros continuos subterráneos como estructura de cerramiento del pozo de cimentación. El muro continuo subterráneo en la sección estándar tiene 26,8 metros de profundidad y 0,6 metros de espesor y se utilizan pilotes SMW para las estructuras de cerramiento de la entrada de la estación y del pozo de viento.

2. Método de cobertura y excavación

El método de cobertura y excavación consiste en excavar desde el suelo hasta una cierta profundidad y luego sellar la parte superior y el resto de las partes inferiores del proyecto. se construirá bajo la cubierta superior cerrada. La estructura principal se puede construir hacia adelante o hacia atrás.

La construcción de estaciones de metro en zonas urbanas bulliciosas a menudo ocupará las vías y afectará el tráfico. Cuando la estación de metro está ubicada en una vía principal, el tráfico no se puede interrumpir y se deben garantizar ciertos requisitos de flujo de tráfico, se puede seleccionar el método de cobertura y corte.

2.1 Método de cubierta y excavación

El método de construcción de cubierta y excavación consiste en colocar la cubierta estándar prefabricada y la estructura de excavación (incluidas vigas longitudinales, transversales y losas de camino) después de completar la estructura de contención. en la superficie Para mantener el tráfico en la estructura de contención, excave repetidamente hacia abajo y coloque soportes transversales hasta alcanzar la elevación de diseño. De abajo hacia arriba, construir la estructura principal y las medidas de impermeabilización, rellenar el suelo y restaurar las tuberías o enterrar nuevas tuberías. Finalmente, se retiran las partes expuestas de la estructura de contención y se restaura el camino según sea necesario. La secuencia de construcción se muestra en la Figura 2.

Al construir el edificio de la estación principal bajo la condición de que el tráfico rodado no pueda interrumpirse durante un período prolongado, se puede considerar el método de cobertura y excavación.

Ejemplo de proyecto: La estación Huaqiang Road de la primera fase del Metro de Shenzhen está situada en el lado oeste de la intersección de Shennan Middle Road y Huaqiang Road, la más próspera de Shenzhen, y bajo el carril de Shennan. Camino Medio. La zona cuenta con densas vías municipales y un gran flujo de tráfico, con un flujo de tráfico máximo de 3865 vehículos/h. El cuerpo principal de la estación es una estructura de doble vano, doble capa y una sola columna con una longitud total de 224,3 m, un estándar. ancho de sección transversal de 18,9 m, una profundidad del pozo de cimentación de aproximadamente 18,9 m y un escudo en el extremo oeste. El ancho de la estructura es de 22,5 m y la profundidad del pozo de cimentación es de aproximadamente 18,9 m. El período de construcción de la estructura principal es. 2 años, de los cuales el plazo de construcción de la estructura de cerramiento y pavimento temporal es de 7 meses. Para garantizar el funcionamiento normal de Shennan Middle Road durante la construcción de la estación de metro, se adoptó el método de cubierta y corte para la construcción de la estructura principal de esta sección.

2.2 Método de cobertura y excavación de arriba hacia abajo

El método inverso de cobertura y excavación consiste en mover primero la estructura del recinto del pozo de cimentación y la columna central hacia abajo. Al igual que el método de cobertura y excavación, los muros continuos subterráneos o las columnas cortina se utilizan a menudo como estructuras de mantenimiento de los pozos de cimentación, y los soportes intermedios suelen estar hechos de las columnas intermedias de la propia estructura principal para reducir los costos del proyecto. Luego, la capa superior del suelo se puede excavar hasta la elevación del suelo del techo de la estructura principal, y el suelo excavado se puede usar como molde para verter el techo. El techo se puede utilizar como un fuerte soporte horizontal para evitar que la estructura de mantenimiento se deforme en el pozo de cimentación. Después del relleno, se puede restaurar la carretera y restablecer el tráfico. Los trabajos futuros se realizarán bajo cobertura de techo, es decir, la estructura principal se excavará capa por capa de arriba a abajo, como se muestra en la Figura 3.

Si el área de excavación es grande, el suelo de cobertura es poco profundo y los edificios circundantes están demasiado cerca, para evitar que la excavación del pozo de cimentación provoque que los edificios adyacentes se hunda tanto como sea posible. o restablecer el tráfico rodado lo antes posible, pero no existe una estructura de cobertura de tierra estereotipada y, a menudo, se adopta el método de construcción.

Ejemplo de ingeniería: cuando las condiciones geológicas y el entorno circundante lo permiten, el método de construcción del túnel de intervalo para la primera fase de la Línea Norte-Sur del Metro de Nanjing se selecciona en función del costo, el período de construcción y la seguridad. Entre ellos, la estación fronteriza Sanshan ubicada en el antiguo canal del río Qinhuai se encuentra en limo, limo, arena fina y arcilla limosa. Al tratarse de la Estación 1 y estar situada en un cruce de caminos, la estructura del cerramiento utiliza muros continuos subterráneos. A excepción del método directo para la estructura de la población, el resto son el método inverso de cobertura y excavación.

2.3 Construcción con el método semi-inverso de cubrir y excavar

La única diferencia entre el método semi-inverso y el método inverso es que una vez completado el techo y restaurado el pavimento , la placa base se vierte hacia abajo hasta la elevación de diseño, luego las paredes laterales y las losas del piso se vierten hacia arriba capa por capa. En el método de construcción semi-inverso, generalmente es necesario instalar tirantes horizontales y aplicar pretensado, como se muestra en la Figura 4.

3. Método de excavación encubierta Bajo ciertas condiciones, el método de excavación encubierta es un método de construcción de túneles que excava y construye una estructura de revestimiento bajo tierra sin excavar el suelo. Los principales métodos de excavación subterránea incluyen: método de perforación y voladura, método de tunelización con escudo, método de máquina perforadora de túneles, método de enterramiento superficial y excavación subterránea, método de elevación de tubería, método de tubería sumergida, etc. Entre ellos, los métodos de entierro superficial y excavación subterránea y los métodos de túneles de protección se utilizan ampliamente, por lo que este artículo se centra en estos dos métodos.

3.1 Método de entierro poco profundo y excavación subterránea (método de mina de entierro poco profundo)

El método de entierro poco profundo y excavación subterránea es un método de construcción NATM en estratos sueltos. NATM aprovecha al máximo la capacidad de autosoporte de la roca circundante y las limitaciones espaciales de la superficie de excavación. Utiliza varillas de anclaje y hormigón proyectado como medio de soporte principal para fortalecer la roca circundante e inhibir la relajación y deformación de la roca circundante. A través de la cantidad de roca circundante y soporte, NATM Medición y monitoreo, orientando el diseño y construcción de proyectos subterráneos. El método de entierro superficial y excavación subterránea se propone para la construcción de estratos superiores poco profundos, sueltos e inestables y estratos de roca frágil y frágil. Por ejemplo, la mayoría de los túneles del metro de Shenzhen adoptan métodos de excavación subterránea y enterramiento poco profundo.

Las características técnicas del método de enterramiento superficial y excavación subterránea son: la deformación de la roca circundante se extiende a la superficie; se requiere un soporte rígido o una mejora del estrato; el diseño y la construcción se guían por secciones de prueba;

Cuando se utiliza entierro poco profundo y excavación subterránea para construir un túnel, se debe seleccionar el método de excavación y el método de excavación apropiados en función de las características del proyecto, las condiciones de la roca circundante, los requisitos ambientales y las propias condiciones de la unidad de construcción. Los métodos de excavación comúnmente utilizados en la construcción de túneles a intervalos incluyen el método escalonado, el método CRD, el método de gafas, etc. Los túneles de varios tramos, como las estaciones de metro urbano y los estacionamientos subterráneos, a menudo se construyen utilizando el método del agujero del pilar o el método del agujero medio.

El metro se construye en zonas urbanas, lo que requiere un estricto control de los hundimientos de la superficie. Por tanto, es más importante enfatizar el preapoyo y prerrefuerzo del terreno. Los métodos de construcción adoptados incluyen lechada avanzada de pequeños conductos, lechada de agujeros profundos en la superficie de excavación y soporte avanzado de cobertizos para tuberías. La tecnología de construcción de entierro poco profundo y excavación subterránea se puede resumir como "avance de tubería, inyección estricta, excavación corta, soporte fuerte, sellado rápido y medición frecuente". El flujo del proceso se muestra en la Figura 5.

Ejemplo de proyecto: el canal de viento sureste de la estación Dongdan del Metro de Beijing es ortogonal a la estructura principal de la estación. El lado norte está debajo de la calle Chang'an, y los lados medio y sur pasan por áreas residenciales. La longitud total del conducto de aire es de 43,4 m. Adopta el método de pilotes enterrados poco profundos y puede pasar suavemente por debajo de las áreas residenciales y las instalaciones de defensa aérea civil en tierra manteniendo básicamente el entorno original.

3.2 Método de túnel de escudo

El método de túnel de escudo es un método de construcción que utiliza el túnel de escudo como máquina de construcción para excavar túneles subterráneos. Un escudo es una estructura de tubo de acero móvil que soporta la presión del suelo y puede impulsarse bajo tierra. El extremo frontal del cilindro de acero está equipado con un dispositivo para soportar el suelo excavado, y la sección media del cilindro de acero está equipada con un gato necesario para levantar el anillo de revestimiento del túnel prefabricado o moldeado en el lugar; la cola del cilindro de acero. Cada vez que el escudo avanza una distancia de anillo, se ensambla (o se funde in situ) un revestimiento de anillo debajo del soporte de la cola del escudo, y se presiona mortero de cemento en los espacios alrededor del anillo de revestimiento para evitar que el túnel y el suelo se muevan. hundimiento. La fuerza de reacción de la propulsión del escudo la soporta el anillo de revestimiento. Antes de la construcción del escudo, se debe construir un pozo, instalar un escudo en el pozo y enviar el suelo excavado por el escudo fuera del suelo a través del canal del pozo. El proceso de construcción del escudo se muestra en la Figura 6 a continuación.

Según las diferentes formas de sección transversal de los escudos, se pueden dividir en cuatro tipos: circulares, arqueados, rectangulares y en forma de herradura. La forma redonda se usa ampliamente debido a su buena capacidad para resistir la presión del suelo y la presión del agua en la formación, su sencillo montaje del revestimiento, sus componentes universales y su fácil reemplazo. Según los diferentes métodos de excavación, los escudos se pueden dividir en tres tipos: excavación manual, excavación semimecánica y excavación mecánica según las diferentes estructuras del frente del escudo, los escudos se pueden dividir en dos tipos: tipo cofre abierto y tipo cofre abierto; tipo de cofre cerrado; según los diferentes métodos para eliminar el agua subterránea y estabilizar la superficie de excavación, los escudos se pueden dividir en: deshidratación de puntos de pozo artificial, presurización de lodo, equilibrio de presión de tierra, escudo de presión de aire local, escudo de presión de aire completo, etc.

Las principales ventajas del método de protección son: excepto la construcción del pozo, todas las operaciones de construcción se llevan a cabo bajo tierra, lo que no afecta el tráfico terrestre y reduce el impacto del ruido y la vibración en el avance y la vibración de los residentes cercanos; apertura Los procesos principales, como excavación y montaje de revestimiento, se realizan de forma cíclica, lo que es fácil de gestionar y requiere menos personal de construcción. La cantidad de movimiento de tierras es pequeña; al cruzar el río, no afectará la navegación; la construcción no se ve afectada por las condiciones climáticas como el viento y la lluvia, cuando se construyen túneles profundos en lugares con malas condiciones geológicas y altos niveles de agua subterránea; Tiene altas ventajas técnicas y económicas.

Ejemplo de proyecto: la línea 5 del metro de Beijing se construye utilizando el método de túnel en escudo. Es una arteria de transporte subterráneo de norte a sur que atraviesa el centro de Beijing. Comienza en Songjiazhuang en el distrito de Fengtai en el sur y pasa por Puhuangyu, Chongwenmen, Dongdan, Dongsi y el Palacio Yonghe en la estación norte de Taipingzhuang en el distrito de Changping, con una longitud total de 27,7 km.

Debido a la densa densidad de edificios de gran escala en el terreno, el intenso flujo de tráfico y las complejas redes de tuberías subterráneas, para reducir el impacto en la economía urbana y la vida de los ciudadanos, después de una discusión de expertos, se decidió tomar la iniciativa. al adoptar el método del escudo para la construcción en la sección de prueba de 700 metros de largo desde el Palacio Yonghe hasta el Puente Beixin. El escudo es una máquina de escudo EPB de gran diámetro.

4. Método del tubo sumergido

El método del tubo sumergido consiste en prefabricar la sección de tubería del túnel en secciones, colocar cabezales de retención de agua temporales en ambos extremos de la sección de tubería y luego flotar hasta el fondo. eje del túnel y hundirse en la zanja de tubería previamente excavada, completar la conexión submarina entre las secciones de tubería, quitar el cabezal de retención de agua temporal, rellenar la zanja para proteger la tubería sumergida y colocar las instalaciones internas del túnel. para formar un canal submarino completo.

Los túneles de tubos sumergidos tienen bajos requisitos de cimentación y son especialmente adecuados para cimentaciones de suelo blando, lechos de ríos poco profundos o costas, y pueden ser fácilmente dragados mediante instalaciones de agua fuera de la zanja de cimentación. Debido a la menor profundidad de enterramiento, la longitud total de la línea del túnel, incluido el tramo de conexión, es significativamente más corta que la de los túneles construidos con el método encubierto y el método de escudo. La forma de la sección transversal del tubo sumergido puede ser redonda o cuadrada, y la elección es flexible. La excavación de zanjas de cimentación, la prefabricación de secciones de tuberías, la flotación, el hundimiento y la pavimentación interna se pueden realizar en paralelo, con relativamente poca interferencia, y la calidad de la prefabricación de secciones de tuberías es fácil de controlar. Basándose en las ventajas anteriores, el método del tubo sumergido se conoce como la solución de cruce submarino más económica para la construcción de túneles en aguas anchas, como grandes ríos.

Los túneles de tubos sumergidos se pueden dividir en túneles de tubos sumergidos con carcasa de acero (se pueden dividir en túneles con carcasa de acero de una sola capa y túneles con carcasa de acero de doble capa) y túneles de tubos sumergidos de hormigón armado según los materiales de la tubería. Los túneles sumergidos con carcasa de acero se utilizan ampliamente en América del Norte, mientras que los túneles sumergidos de hormigón armado se utilizan ampliamente en Europa y Asia.

Los principales procesos de construcción de túneles de tubos sumergidos son: prefabricación de tramos de tubería → excavación de zanja de cimentación → flotación y hundimiento de tramos de tubería → operaciones de atraque → decoración interna.

Ejemplo: El túnel del río Zhouguangyi Pearl es el primer túnel que cruza un río en China, con una longitud total de 1.238,5 m. El túnel del río central está enterrado bajo el lecho del río. Sin afectar a la navegación acuática, el tramo de tubo sumergido en el río tiene una longitud de 457 m. El tubo sumergido es una estructura porosa rectangular de hormigón armado, que incluye dos huecos para vehículos de motor de dos carriles, un hueco para el metro y una galería de cables. La sección transversal del tubo sumergido es una sección transversal rectangular típica, con unas dimensiones totales de 33 mx7,956 m (el ancho del contenido es 12000 bang. La base del tramo de tubería se encuentra sobre la capa de granito desgastada del lecho del río. La voladura de arrecifes se utiliza para ranurar. El tratamiento de la base adopta el método de relleno de arena.

5. Método mixto

De acuerdo con las condiciones reales del túnel del metro, se pueden utilizar dos o más de los métodos anteriores simultáneamente durante el proceso de construcción del túnel del metro, que es llamado método mixto.

Ejemplo de proyecto: la estación Dongsi del metro de Beijing está ubicada en la intersección de la calle Chaoyangmennei y la calle Dongsi Sur. Está en el bullicioso centro de la ciudad y por allí pasan muchos autobuses. El cuerpo principal de la estación corre a lo largo de Dongsi South Street en dirección norte-sur. El ancho planificado de la línea roja de la calle Dongsi South es de 70 m, y el ancho actual de la carretera es de 22 m. La calle Chaonei ha sido reconstruida y el ancho de la línea roja de la carretera es de 60 m. El flujo de pasajeros en ambos sentidos está equilibrado y el tráfico. está muy ocupado. En el futuro, la línea 6 circulará por la calle Chaochao Nei en dirección este-oeste y podrá hacer transbordo en esta estación. Los dos extremos de la estación son secciones abiertas, y la forma estructural es una estructura de marco de tres pisos y tres tramos; la parte media es una sección de excavación subterránea, y la forma estructural es una estructura de un solo piso y tres arcos; y estructura de dos columnas. La longitud total de la estación es de 197 m, la longitud de la excavación subterránea es de 96,80 m y la longitud de la excavación abierta es de 100,20 m.

6.Con el desarrollo del metro. Construcción en nuestro país, la tecnología de construcción original también se ha desarrollado y mejorado continuamente. Al mismo tiempo, se han aplicado nuevos métodos de construcción a la construcción y el nivel de la tecnología de la construcción se ha mejorado continuamente, y algunos han alcanzado el nivel avanzado del mundo. Además, debido al aumento del flujo de tráfico urbano, las carreteras urbanas se han congestionado y los requisitos ambientales urbanos se han vuelto cada vez más estrictos, por lo que no es realista construir cierres de carreteras en las ciudades. Por lo tanto, las tecnologías de excavación subterránea, como los túneles de protección y los entierros poco profundos y la excavación subterránea, serán la dirección principal de la investigación y la práctica futuras.