¿Una revisión de los métodos de construcción comunes para túneles de metro urbano?
En la actualidad, los métodos de construcción de estaciones de metro en el país y en el extranjero incluyen el método de excavación abierta, el método de excavación de cubierta, el método de excavación encubierta y el método de túnel 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.
Con el rápido desarrollo de la construcción económica socialista de mi país y el fortalecimiento de la fuerza nacional integral, la escala de las ciudades continúa aumentando, la movilidad de la población urbana sigue aumentando y las condiciones del tráfico se deterioran 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 factores tales como obstáculos superficiales y subterráneos, equipos de construcción, protección ambiental, y requisitos del período de construcción.
1 Cortar y cubrir
La 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 la estructura principal. del túnel, y finalmente Un método de construcción para rellenar fosos de cimentación o restaurar el terreno.
El método a cielo abierto es el método preferido para la construcción del metro en varios países cuando el tráfico terrestre y el medio ambiente lo permiten, generalmente se utiliza el método a cielo abierto. 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.
Los procedimientos generales de construcción con método a cielo abierto se pueden dividir en cuatro pasos: construcción de estructura de mantenimiento → excavación de tierra interna → construcción de estructura de ingeniería → reparación de tuberías y recubrimiento de 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 de dos plantas subterráneas, de 166,6 m de largo, 17,2 m de ancho en sección estándar y 21,4 m de ancho en los extremos norte y sur. El tramo estándar es de hormigón armado de una sola columna y doble vano, y el tramo final del fuste es de doble columna y doble vano. * * * Hay 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. La sección estándar de muro continuo subterráneo tiene 26,8 metros de profundidad y 0,6 metros de espesor. Las estructuras de cerramiento de la entrada de la estación y del pozo de cimentación del pozo de viento utilizan pilotes SMW.
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 las partes inferiores restantes del proyecto se construirse debajo de 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 suele ocupar las vías y afectar 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 tiempo 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. Las carreteras municipales en esta zona están densamente pobladas con un gran volumen de tráfico. El volumen de tráfico máximo alcanza los 3.865 vehículos/h. El cuerpo principal de la estación es una estructura de doble tramo de una sola columna con una longitud total de 224,3 m. ancho de sección transversal estándar de 18,9 m y una profundidad del pozo de cimentación de aproximadamente 18,9 m. En el extremo oeste se instalan conductos de aire. El ancho del escudo es de 22,5 m y la profundidad del pozo de cimentación es de aproximadamente 18,7 m. extremos este y oeste del espacio verde sur. El período de construcción de la estructura principal es de 2 años, de los cuales el período 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 y entre en el pozo de cimentación. Después del relleno, se puede restaurar la carretera y restablecer el tráfico. Los trabajos futuros se realizarán bajo la cubierta del techo, es decir, la estructura principal será excavada y construida 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 ser la primera estación y estar situada en un cruce de calles, la envolvente del edificio adopta muros subterráneos continuos. Además de la estructura de la población, se adopta un enfoque de construcción de arriba hacia abajo.
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 sección sumergida
Bajo ciertas condiciones, el método de excavación subterránea es un método de construcción de túneles que no excava el suelo sino que excava completamente bajo tierra para construir la estructura de revestimiento. 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 superficial y excavación subterránea (método de mina de entierro superficial)
El método de entierro superficial 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;
Al construir un túnel utilizando el método de excavación enterrada poco profunda, 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 condiciones propias 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 del método de excavación enterrada poco profunda se puede resumir como "avance de tubería, lechada estricta, excavación corta, soporte fuerte, sellado rápido y medición frecuente". El flujo del proceso se muestra en la Figura 5.
Ejemplo de ingeniería: el túnel 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 es de 43,4 m. Adopta un método de excavación de pilotes oscuros y enterrados poco profundos que puede pasar sin problemas debajo de áreas residenciales e instalaciones de defensa aérea civil en el terreno, manteniendo básicamente el entorno original.
3.2 Método de construcción de túneles de escudo
La construcción de túneles de escudo es un método de construcción que utiliza maquinaria de construcción de escudos 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 moldea 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 hunda. 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 la diferencia en la estructura frontal del escudo, los escudos se pueden dividir en dos tipos: tipo cofre abierto y cerrado; tipo de cofre; según los diferentes métodos para eliminar el agua subterránea y estabilizar la superficie de la excavación, los escudos se pueden dividir en: deshidratación de puntos de pozo artificial, presurización de lodo, equilibrio de presión de la tierra, escudo de presión de aire local, escudo de presión de aire completo, etc.
Las principales ventajas del método del escudo son: excepto la construcción del pozo, todas las operaciones de construcción se llevan a cabo bajo tierra, lo que no afectará el tráfico terrestre y reducirá el impacto del ruido y la vibración en el avance del escudo; 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 templo Yonghegong en la estación norte de Taipingzhuang en el distrito de Changping en el norte. La longitud total es de 27,7 km. Debido al impacto en la economía urbana y en la vida de los ciudadanos, después de la argumentación de expertos, se decidió tomar la iniciativa en la adopción del túnel de escudo. método en la sección de prueba de unos 700 m desde el templo Yonghe hasta el puente Beixin. El escudo es una máquina de escudo EPB de gran diámetro.
4 Método de tubería sumergida
El método de tubería sumergida 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 eje del túnel y húndase en la zanja de tubería previamente excavada, complete la conexión submarina entre las secciones de tubería, retire la parada de agua temporal, rellene la zanja para proteger la tubería sumergida y coloque las instalaciones internas del túnel para formar una completa canal submarino.
Los túneles de tubo sumergidos tienen bajos requisitos de cimentación y son especialmente adecuados para cimentaciones de suelo blando, lechos de ríos poco profundos o costas, y pueden dragarse fácilmente con 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 mediante el método de excavación subterránea 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.
Según el material de la tubería, los túneles de tubos sumergidos se pueden dividir en dos tipos: túneles de tubos sumergidos con carcasa de acero (que se pueden dividir en túneles con carcasa de acero de una sola capa y túneles con carcasa de acero de doble capa) y túneles reforzados. Túneles de tubos sumergidos de hormigón. 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 el río en mi país, con una longitud total de 1238,5 m. El túnel del río central está enterrado bajo el lecho del río y no afecta la navegación en el agua. superficie. El tramo de tubo sumergido en medio del río tiene 457 metros de largo. El tubo sumergido es una estructura rectangular porosa 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 33×7,956 m (alcanzando un ancho de 12000 bang. La base del tramo de tubería se encuentra sobre la capa de granito erosionada del lecho del río. La voladura de arrecifes se utiliza para ranurar. El método de relleno de arena se utiliza para el tratamiento de cimientos.
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, lo que se denomina un 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 previsto de la línea roja de la carretera de Dongsi South Street es de 70 m, y el ancho actual de la carretera es de 22 m. La calle Chaonei ha sido renovada, 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 es muy intenso. 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 excavación subterránea es de 96,80 m y la longitud de excavación abierta es de 100,20 m
6 Conclusión
Con el desarrollo de la construcción del metro en nuestro país , la tecnología de construcción original también está en constante desarrollo y es completa. 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.
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