经济性与安全性对地铁设计方案的影响探讨

刘俊妮 谢国龙

(中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430056)



经济性与安全性对地铁设计方案的影响探讨

刘俊妮 谢国龙

(中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430056)

以哈尔滨地铁三号线二期起点—征仪路站区间设计方案为例，从安全性与经济性的角度，对比分析了新建1号施工竖井与利用一期工程施工竖井方案的优缺点，依据实际情况，确定采取利用一期工程施工竖井的方案，并研究了区间大断面衬砌内轮廓尺寸，对类似工程具有参考作用。

地铁，施工竖井，大断面，经济性，安全性

安全性、经济性与舒适性是地铁设计中所遵循的三大原则。制定方案过程中，在保证舒适性的前提下，需先考虑安全性，然后结合经济性制定最终的方案。本文结合哈尔滨地铁三号线二期起点—征仪路站区间(以下简称起征区间)方案设计，详细探讨了以下两个问题：1)新建1号施工竖井与利用一期工程施工竖井方案对比研究；2)大断面衬砌内轮廓尺寸对比研究。通过两个问题的对比分析，从安全性、经济性的角度考虑，最终将区间方案确定。本文论证过程，对类似工程具有重要的参考价值。

1 工程概况

起征区间起点为一期工程终点施工竖井，区间沿保健路向东行进，出一期工程施工竖井后，过哈医科大学，线路由4.8 m线间距变为17 m，区间依次过哈尔滨铁道职业技术学院、哈尔滨市第七十三中学，之后，由于征仪路站前端设置了列车停车线，此处设置2号施工竖井，过2号施工竖井后，线路向东敷设至征仪路站。由于线路出一期工程竖井之后，线间距由4.8 m增大至11 m，且征仪路站端头设有停车线，这些因素决定了该区间采用矿山法施工。根据工筹及施工难度，该区间需设置两座施工竖井。原方案中不利用一期工程施工竖井，而是新建1号施工竖井，新建的1号竖井位于区间中洞法转标准断面处，为满足工期要求及停车线段施工要求，需要设置2号施工竖井，新建2号施工竖井位于停车线端头，以下将对方案研究对比内容做详细的阐述。

2 新建1号施工竖井与利用一期工程施工竖井方案对比研究

原设计方案中，将新建1号施工竖井置于中洞法转标准断面处，选择该方案的原因有以下几点：1)起征区间长度约为950 m，并且单洞双线断面、双联拱断面占比例较大，为满足工期要求，必须设置两座施工竖井；2)一期工程停车线车挡设置在一期施工竖井处，造成一期工程运营后，该施工竖井无法为二期工程提供工作面，因此新建1号施工竖井；3)该处为双联拱断面与标准断面转换处，设置竖井方便工法转换。新建1号施工竖井与一期工程

施工竖井总图见图1。

该方案优势为，新建1号施工竖井可直接向两侧开挖，不需要中洞法开挖后还要修建堵头墙，工法转换较为容易。经过安全经济比较，该方案有几点不利之处：1)从安全性上来讲，若是中洞法直接过渡到两个标准断面，其风险是中洞法对掌子面前方土体影响较大，开挖标准断面时，掌子面容易坍塌，明挖竖井出洞时主要风险是开洞门时的土体坍塌，两种情况都有常规风险，虽然风险都在可控范围内，但修建施工竖井未能有效规避施工风险；2)从经济性上来讲，新建1号施工竖井造价为955万元，若直接利用一期工程施工竖井，重新布置一期工程车挡位置，在新建1号施工竖井处采用中洞法隧道代替，仅需180万元，新建1号施工竖井比利用一期工程施工竖井，造价上高775万元，同时，新建1号施工竖井尚未涉及到管线改迁与交通疏解等费用问题，从中可以看出，新建1号施工竖井在经济性上处于劣势；3)从工期上来讲，新建1号施工竖井占用5个月工期，区间总工期需要23个月，若利用一期施工竖井施工，总工期仅需19个月，即新建1号施工竖井在工期上没有优势。

通过上述方案比较，利用一期工程施工竖井具有较大经济优势，因此经过与设计、运营方协调，重新布置一期工程车挡位置，保证一期工程施工竖井可继续为二期工程服务。

3 大断面衬砌内轮廓尺寸对比研究

一般来讲，矿山法区间标准断面尺寸均为统一规定，而大断面衬砌内轮廓尺寸则需要各工点根据具体情况去拟定，在起征区间大断面内轮廓尺寸拟定的过程中，需要做安全性、经济性的比较分析，最终确定大断面区间的内轮廓尺寸。如图2所示，为本区间初步设计中拟定的两种大断面内轮廓尺寸。

首先从安全角度考虑，对两种内轮廓衬砌进行结构计算分析。从图3计算结果可以看出方案二弯矩比方案一弯矩少34 kN·m，而在配筋过程中，二者均需选择Φ25@100的钢筋布置，即二者在安全性上均满足要求。

其次从经济性上来分析，从轮廓图上明显可见方案一开挖轮廓小，二者主要工程量对比如表1所示。从表1中可以计算得出，方案一比方案二要省1 749元/延米，而起征区间大断面长度约为440 m，整个大断面区间采用方案一的断面轮廓尺寸要比方案二节省76.96万元，因此推荐采用图2中方案一的大断面内轮廓尺寸。

表1 每延米主要工程量对比表

编号项目方案一方案二1开挖土方/m387.788.72喷射混凝土/m311.4511.513格栅钢架/t3.643.684钢筋网/t0.390.395二衬混凝土/m317.718.16二衬钢筋/t3.893.98

4 结语

本文根据安全性与经济性的原则，对不同的方案进行了对比，得到以下结论：1)区间变断面处新建1号施工竖井的方案未能消除施工安全风险，却增加了投资额，故不应新建1号施工竖井，而是利用一期工程终点施工竖井提供开挖面。2)两种衬砌内轮廓尺寸在安全性相差不大的情况下，应采用开挖轮廓小的方案，以节省工程投资。

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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

刘俊妮(1982- )，女，工程师； 谢国龙(1983- )，男，工程师

U212

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