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[案例] 勘察设计如何打破固有思维 [复制链接]

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yaqin 发表于 2019-3-14 10:25:40 |显示全部楼层 |          |
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深圳市城市轨道交通11号线工程沿海段

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深圳市城市轨道交通11号线工程,设计时速为120Km/h,列车为8A编组(6节普通车厢+2节商务车厢);起点始于深圳福田中心区福田枢纽,终点位于莞深交界以南(深圳侧)碧头站。正线全长51.899km,设18座车站,其中地下站14座,高架站4座,新设松岗车辆段、机场北停车场。该线路于2016年6月建成通车试运行,是国内首条120Km/h轨道快线。

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勘察设计的重难点

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勘察条件极为复杂。线路全长51.899km,起于深圳福田中心区福田枢纽,终点位于莞深交界以南(深圳侧)碧头站。线路由福田中心区沿深南大道向西引出,下穿1号线竹子林车辆段,进入深圳湾片区;之后进入后海片区、前海湾片区、新安片区、珠江口海域、深圳机场,线路于地下穿出机场,转入宝安大道高架,沿宝安大道向北走行至本线终点碧头站。该项目横跨深圳中西部地区,两处跨越海域,7次下穿(上跨)既有轨道交通线、深圳机场,多次下穿城中村等老旧建(构)筑物。涉及大量的勘察办证、协调、交通疏解乃至夜间施工等,勘察条件极为复杂。


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图1 后海站现场基坑开挖航拍照片


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勘察作业安全文明施工要求极高。线路在深圳名片景观路深南大道地下敷设(长约4.6km),车流人流特别密集,且地下管线复杂;红树湾站至后海站区间有约长1.1km下穿深圳沙河高尔夫球场;碧海站至机场站区间下穿珠江口海域;机场站至福永站区间下穿机场跑道。这几个区段的勘察作业,安全文明施工要求极高。


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地质条件极为复杂。东西向横跨深圳西部的福田区、南山区和宝安区,沿线地层岩性、水文地质条件复杂多样,且与多条深大断裂层交叉。

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工期紧迫。全线内外业作业时间较短,需要投入大量的人力物力,高峰时期投入120多台钻机。

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后期服务要求高。地铁线路设计周期长,从方案设计、初步设计、施工图设计到开工,时间跨度在2年以上,且线路设计方案受各种因素影响,局部多次调整,需要勘察和设计密切配合。


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勘察设计亮点


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多项勘察手段


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通过采用资料收集、地面调查、钻探、物探、原位测试(包括标贯、动力触探、双桥静力触探、旁压试验、十字板剪切试验、螺旋板载荷试验等)、抽水试验、室内试验和综合分析等多种手段,详细查明了沿线地层岩性、地质构造、水文地质特征、岩土物理力学性质、特殊岩土和不良地质现象,为该项工程的施工图设计提供了准确可靠的岩土工程勘察资料和岩土设计参数。主要工作量包括:实际完成勘探孔6614孔,共计进尺214725.01m;利用沿线勘探孔409孔,共计进尺17146.92m;进行标贯试验46775次,利用标贯试验4008次;进行动力触探、双桥静力触探试验871次;进行旁压试验743次;进行十字板剪切试验791次,螺旋板载荷试验173次;进行抽水、注水、提水等水文地质试验72次;采取土样13970组,水样1081组,岩样1525组。


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不同的水文专项勘察

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针对11号线工程靠近海域,部分地段需跨越海域,受海水入侵影响严重,地下水水质变化大的特点,本项目勘察通过分层采取地下水样,详细论证了不同含水层中的地下水,对混凝土结构的腐蚀性,为处于不同含水层中地下结构的防腐蚀性和耐久性设计,提供了准确可靠的水质腐蚀性、环境类别和环境作用等基础数据资料,有力地推动了国内跨(近)海域段轨道交通工程的耐久性设计工作。


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不良地质专项勘察


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针对11号线工程部分地段花岗岩孤石发育的特点,本项目勘察采用先进的Flash RES 64多通道超高密度直流电法勘探系统,对孤石发育地段进行了孤石空间形态的探测工作,弥补了钻探手段的局限性,为查明孤石空间形态分布规律,做出了有益的探索工作并取得了较好的成果资料,并经施工开挖揭示所验证。


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全面合理的岩土工程评价与建议

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勘察报告结合各工点的工程类型、环境条件和岩、土、水特点,做出了全面、合理和恰当的岩土工程环境问题的分析、评价和预测,对设计、施工、监测等方面的建议针对性强。如在前海湾站至宝安站区间详勘报告中,针对设计的建议提出:“下穿地铁5号线临前区间段,由于该段基岩起伏变化剧烈,左线需穿越硬岩段。如果11号线工程线位在该下穿段向东侧挪动10m,则11号线工程左线就可避开微风化硬岩,并调整11号线左线下穿地铁5号线临前区间的工法为盾构法,从而减小左线采用矿山法在硬岩中下穿所带来的技术和安全风险。”该建议被设计采纳,仅此一项节省投资3000余万元。实践证明,微调该区间设计线位后,采用盾构法,非常安全顺利地下穿通过了已运营地铁5号线临海站至前海湾站区间。

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动态管理制度


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该项目勘察工作量大,时间跨度长,参与人员众多,高峰期投入钻探设备106台,技术和管理人员173人,是一项比较庞大的系统工程。根据业主“设计零变更”理念的要求,本项目建立了11号线工程项目动态管理制度,实行日例会、周例会和月例会制度,严格控制工程质量、工程进度、安全文明施工等目标要求。各勘察阶段和工点详勘报告提交及时,在设计和施工过程中,勘察项目技术人员有力地配合了相关单位,对保证和优化设计质量,确保工程施工安全和工程质量起到了显著作用。勘察成果资料经施工验证,所揭示的地质情况与勘察报告一致。


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与周边融为一体的后海车站设计

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后海站位于南山区后海滨路与科苑路之间,沿海德三道呈东西向布置。车站为地下三层换乘站,站前设停车线,停车线上方形成两层自然空间。11号线后海站与2号线呈“L”形换乘,并按规划要求在中心路、科苑路,分别预留与规划中的15号线、前海环线换乘条件及换乘节点。预留的规划15号线和前海环线线上跨11号线区间。车站位于南山后海金融商业核心区,周边均为在建和待建地块,车站设计施工充分考虑与周边物业地块结合连通,形成以车站为核心,周边地下相互贯通的地下交通商业空间。


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图2 后海站建成后站厅、出入口部位实景图

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车站除与既有2号线换乘外,还预留了与15号线、前海环线的换乘节点,同时预留多处换乘节点在深圳尚属首次。为避免多线换乘客流交叉,后海站创新设计,合理组织客流,扩大了站厅层规模,使各线换乘流线有效区分,方便换乘。


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车站周边规划为南山核心片区,围绕车站周边地块高强度开发,车站附属设计充分考虑与周边地块有机结合,与航天、鹏润达、华润总部大楼等近十个地块连通合建。形成了以车站为核心,地下空间综合开发,地下人行交通便利发达的综合利用案例,车站物业区与周边地块综合开发为深圳之最,为今后地下空间的利用提供了较好的借鉴与参考。


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后海站利用配线自然形成空间进行商业开发,提升土地利用价值。同时设置3组排风亭,满足自然形成空间通风要求,风亭与周边地块物业结合设置。在满足消防疏散功能的同时,大量减少地面附属设施的数量,满足核心区城市景观需求。

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车站与周边城市一体化设计,已成为现代化公共交通系统支持下的城市土地开发模式,是城市土地利用与交通系统一体化规划的一个重要技术手段。


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优化换乘形式,缩短换乘距离,满足出行需求,优化交通结构,提高交通效率,保证交通系统与周边城市建设协调发展;提高站点周边开发强度,增加站点对乘客的生活粘黏度,使乘客的日常生活围绕轨道站点及站点开发为主,这样站城一体化就会对人们日常生活习惯产生影响,土地价值也能得到较大的提高。


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统一协调的四座高架车站设计


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11号线高架4站作为深圳首批8节编组高架车站,采用统一的造型设计,车站均为地上三层高架车站,地上一层为设备层,地上二层为站厅层,地上三层为站台层。其中桥头站、马安山站为标准车站,塘尾站为首座曲线高架车站,沙井站为11号线与规划13号线换乘车站。

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高架车站设计特点及亮点

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塘尾站弧线车站,由于车站站位选择时实在无法避开曲线线路,因此该站设计为曲线车站,建成后效果较其他车站更显美观。然而无论是从设计到建设、甚至在运营过程中都面临着巨大的挑战,设计过程中的弧线定位,屏蔽门门柱的落点,甚至钢结构屋架的定位,都是需要精细化设计与施工的过程。

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弧形中悬窗幕墙保证了站厅层全面积通风的同时,解决了中悬窗全开将会造成碰头隐患的问题:


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深圳地铁三期11号线高架车站的设计中,对遮阳采光、通风防雨进行了重点分析。


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深圳地铁三期11号线高架站为八节编组岛式站台,站台宽度10米,站台层空间宽度21米,空间高度9.3米。雨棚遮盖范围为顶部,两侧延续顶部造型局部设围护结构,自然通风,顶部由整体钢结构一跨构成。钢结构雨棚顶部中间不设天窗采光带,侧面局部镂空,在镂空区上檐设置0.85米,镂空区下部设置2米高隔声防风侧窗,高度2米,侧窗下部接近轨行区,根据整体造型设置3.65米侧部围护结构,侧部维护结构下部包牛腿处设置1.6米高通风防雨百叶,增加站台新风通道,站厅空间宽度19米。站厅层至站台面高度6米,半高安全门1.5米,扩大通风量。


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1.遮阳采光设计

考虑到深圳夏季较长,地理位置位于北回归线附近,夏至时,深圳太阳高度角为90°,直射,冬至为45°左右。考虑到夏季遮阳需求大于采光需求,冬季采光需求大于遮阳需求,又从防水及运营后期维护考虑取消传统顶部天窗采光,采用站侧上方约45°部位采光最佳。当列车进站时侧窗采光段时间内有一定遮挡,这时需要车站设置感应式人工光照明设备,补充车站当列车进站时站台处采光不足的情况。

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2.通风防雨设计

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图3 高架站通风防雨设计示意


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从图3分析可知,三期11号线高架站通风效率大大提高,首先选用半开敞式高架站形式针对深圳地区地域特征,及需要对台风季节暴雨横吹做出相应防护,保证长热地区自然通风顺畅,穿堂风自然。新风较旧风冷,冷空气下沉,因此在包牛腿处设置通风防雨百叶,开通新风底部通道,将新风顺轨行区侧部引入站台。其次为防止台风季雨水飘入站台给车站造成损失,延续景观造型,在侧翼设置3.65米高护板,及2米高侧窗,侧窗上部留出镂空排风区域,主要排风为站台内污浊气流,污浊空气经站台乘客及站内设备加热后,热空气比冷空气轻,因此从高位排出,此外镂空区兼具活塞风排出及特殊情况下排烟气流。站台处设置1.5米高安全门,有效地保证了站台处垂直于轨行区穿堂风通畅。" q& T& [# m( G+ j; o

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总结深圳一二期高架站站厅结构经验,设计11号线高架站站厅层时,上下部依然设置为通风百叶,中部设置三联扇联动中悬窗,这样使得站厅层的自然通风达到效率极大化。其中中悬窗设置为设计亮点,当中悬窗全开时,此处通风畅通无阻,但吸取中悬窗全开带来的撞头隐患,在三期高架站设计时,结合车站整体弧线造型站厅围护结构设置为向外弧线形状,留出撞头防护区,并在靠近室内处增设1.1米安全护栏,有效保证乘客站厅区域安全,防止撞头。在防雨方面,上下两处百叶的叶片方向均向下设置,有效地保护了站厅不受雨水侵袭。当雨季来临时,中悬窗关闭或打开一定角度,既可保证下雨时自然通风,又阻止了雨水飘入站厅。


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本文刊载 / 《桥隧产业资讯》杂志 2018年 总第35期

作者 / 杨宁 马晓宾 潘荣平

作者单位 / 深圳市市政设计研究院有限公司


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