經濟性與安全性對地鐵設計方案的影響探討

劉俊妮 謝國龍

(中交第二公路勘察設計研究院有限公司，湖北 武漢 430056)

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經濟性與安全性對地鐵設計方案的影響探討

劉俊妮 謝國龍

(中交第二公路勘察設計研究院有限公司，湖北 武漢 430056)

以哈爾濱地鐵三號線二期起點—征儀路站區間設計方案為例，從安全性與經濟性的角度，對比分析了新建1號施工豎井與利用一期工程施工豎井方案的優缺點，依據實際情況，確定采取利用一期工程施工豎井的方案，并研究了區間大斷面襯砌內輪廓尺寸，對類似工程具有參考作用。

地鐵，施工豎井，大斷面，經濟性，安全性

安全性、經濟性與舒適性是地鐵設計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，然后結合經濟性制定最終的方案。本文結合哈爾濱地鐵三號線二期起點—征儀路站區間(以下簡稱起征區間)方案設計，詳細探討了以下兩個問題：1)新建1號施工豎井與利用一期工程施工豎井方案對比研究；2)大斷面襯砌內輪廓尺寸對比研究。通過兩個問題的對比分析，從安全性、經濟性的角度考慮，最終將區間方案確定。本文論證過程，對類似工程具有重要的參考價值。

1 工程概況

起征區間起點為一期工程終點施工豎井，區間沿保健路向東行進，出一期工程施工豎井后，過哈醫科大學，線路由4.8 m線間距變為17 m，區間依次過哈爾濱鐵道職業技術學院、哈爾濱市第七十三中學，之后，由于征儀路站前端設置了列車停車線，此處設置2號施工豎井，過2號施工豎井后，線路向東敷設至征儀路站。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，且征儀路站端頭設有停車線，這些因素決定了該區間采用礦山法施工。根據工籌及施工難度，該區間需設置兩座施工豎井。原方案中不利用一期工程施工豎井，而是新建1號施工豎井，新建的1號豎井位于區間中洞法轉標準斷面處，為滿足工期要求及停車線段施工要求，需要設置2號施工豎井，新建2號施工豎井位于停車線端頭，以下將對方案研究對比內容做詳細的闡述。

2 新建1號施工豎井與利用一期工程施工豎井方案對比研究

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

施工豎井總圖見圖1。

該方案優勢為，新建1號施工豎井可直接向兩側開挖，不需要中洞法開挖后還要修建堵頭墻，工法轉換較為容易。經過安全經濟比較，該方案有幾點不利之處：1)從安全性上來講，若是中洞法直接過渡到兩個標準斷面，其風險是中洞法對掌子面前方土體影響較大，開挖標準斷面時，掌子面容易坍塌，明挖豎井出洞時主要風險是開洞門時的土體坍塌，兩種情況都有常規風險，雖然風險都在可控范圍內，但修建施工豎井未能有效規避施工風險；2)從經濟性上來講，新建1號施工豎井造價為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號施工豎井處采用中洞法隧道代替，僅需180萬元，新建1號施工豎井比利用一期工程施工豎井，造價上高775萬元，同時，新建1號施工豎井尚未涉及到管線改遷與交通疏解等費用問題，從中可以看出，新建1號施工豎井在經濟性上處于劣勢；3)從工期上來講，新建1號施工豎井占用5個月工期，區間總工期需要23個月，若利用一期施工豎井施工，總工期僅需19個月，即新建1號施工豎井在工期上沒有優勢。

通過上述方案比較，利用一期工程施工豎井具有較大經濟優勢，因此經過與設計、運營方協調，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為二期工程服務。

3 大斷面襯砌內輪廓尺寸對比研究

一般來講，礦山法區間標準斷面尺寸均為統一規定，而大斷面襯砌內輪廓尺寸則需要各工點根據具體情況去擬定，在起征區間大斷面內輪廓尺寸擬定的過程中，需要做安全性、經濟性的比較分析，最終確定大斷面區間的內輪廓尺寸。如圖2所示，為本區間初步設計中擬定的兩種大斷面內輪廓尺寸。

首先從安全角度考慮，對兩種內輪廓襯砌進行結構計算分析。從圖3計算結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。

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

表1 每延米主要工程量對比表

編號項目方案一方案二1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/t0.390.395二襯混凝土/m317.718.16二襯鋼筋/t3.893.98

4 結語

本文根據安全性與經濟性的原則，對不同的方案進行了對比，得到以下結論：1)區間變斷面處新建1號施工豎井的方案未能消除施工安全風險，卻增加了投資額，故不應新建1號施工豎井，而是利用一期工程終點施工豎井提供開挖面。2)兩種襯砌內輪廓尺寸在安全性相差不大的情況下，應采用開挖輪廓小的方案，以節省工程投資。

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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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