3月26-27日,为期两天的2021第八届中国(上海)地下空间开发大会在上海开幕。大会以“应对气候变化——绿色安全高效利用城市地下空间”主题,从城市层面和专业领域对联合国提出的城市包容性、安全性、韧性、可持续性等战略目标进行了探索与回应,为全球城市地下空间发展提供中国智慧。
国家最高科学技术奖得主、中国工程院院士、陆军工程大学教授钱七虎,大会主席、中国工程院院士、深圳大学土木与交通工程学院院长陈湘生,以及百余名来自全国知名高校、科研院所、企事业单位的专家学者,深入聚焦综合立体交通与地下空间集约化利用、地下空间智能建造与智慧运维管理、深层地下空间开发利用与关键技术、地下防灾减灾体系构建、未来城市地下空间发展战略等热点话题,共同开启了一场全球地下空间领域的巅峰对话。
在全球城市应对气候变化的大背景下,绿色安全高效利用城市地下空间既是应对气候变化挑战的必然趋势,也是推进韧性城市建设的现实需求。作为本次大会的协办单位,广州地铁设计研究院也在不断结合地铁创新设计进行地下空间的探索和研究,向地下要空间,向深处找资源。会上,广州地铁设计研究院党委书记、董事长农兴中,作题为《富水地区装配式车站方案研究与应用》学术报告;广州地铁设计研究院华东分院副院长王世君,就作了题为《内置式泵房在城市轨道交通工程中的创新应用》学术报告,通过分享地铁设计技术研究创新,强效赋能地下空间绿色智慧建造。
富水地区装配式车站方案具有结构分块与围护结构支撑布置紧密结合、连接便捷可靠、拼装设备轻量化智能化、拼装作业标准化精细化、构件模块化参数化等优势。
近年来,国内外装配式车站或多或少都做了一些尝试,但很多地方特别是北方地区水位较低,对防水的要求以及施作过程中是否降水等,跟南方富水地区有所不同。农兴中表示,富水地区车站要做装配式,方案应能适应南方地区含地下水位高、含水量丰富的特点;应能提高机械化施工水平,提高工程质量,有效减少现场工人数及工作量;同时具有一定的经济性和推广价值。但最重要的是方案应能适应南方地区内支撑围护结构体系特点,保证基坑安全。
基于此,富水地区装配式车站方案就有3个核心技术,其中构件连接技术是龙头,要可靠、便捷、容差、防水,它决定施工工艺和装备,影响构件设计;其次施工装备技术是实现高精度、高效率的关键,其装备要智能化、标准化、适应空间要求;构件设计技术方面,构件的设计要轻量化、小型化、受力合理、便于安装运输。
富水地区装配式车站方案要成体系的研究,不仅满足构件,还有建筑的要求。基于这些考量,报告从建筑机电一体化、施工工艺、结构设计体系、防水体系、科研试验、理论研究专题六个体系开展研究。研究方案从技术要点、研究精细程度来看,都是一次超预期的方法论,且每个体系研究紧密相连,为应用带来具有价值的经验留存。
图:接头构造方案
最终,这份富水地区装配式车站方案研究与应用,体现了以下优势:在内支撑基坑支护体系下进行车站拼装,结构分块与围护结构支撑布置紧密结合,基坑安全可靠;第二,结构分块位置与结构受力紧密结合,连接节点位置受力小,连接点安全度高;第三,拼装设备轻量化、智能化,拼装作业标准化,精细化;第四,构件连接装置结构简单、安装快捷、受力可靠,解决了装配式车站的难题;最后,采用BIM正向全专业、全过程设计,可实现构件模块化、参数化。
当前国家大力推广装配式建筑,数据显示,“十三五”期间,全国装配式建筑占新建建筑的比例已经达到20.5%,“十四五”要求比重达到30%以上。方案预计可节约15%建设成本等优势,具有很大的推广应用价值。
内置式泵房方案大大减小了区间隧道的施工风险,还有很好的经济效益和社会效益。
2019年6月,宁波轨道交通3号线一期开通,该线路创新性运用类矩形盾构、内置式泵房、机械法联络通道、信息安全在综合监控和AFC系统中的应用等多项国内轨道交通线路建设过程中尚无应用的技术,备受业内关注。
其中,内置式泵房方案大大减小了区间隧道的施工风险,同时使得联络通道的平面位置选择和区间纵断面的设计更为灵活,有很好的经济效益和社会效益,也为国内轨道交通建设提供了重要的技术参考。
王世君在《内置式泵房在城市轨道交通工程中的创新应用》报告中指出,该技术设计能够满足地铁设计规范中给排水和消防的相关要求,同时满足隧道结构、轨道、供电等专业的标准要求,攻克盾构隧道目前泵房冷冻施工存在施工风险高、后期沉降变形大等难题。
图:集水池吸水坑地段方案
报告显示,采用内置式泵房后,泵房与联络通道可以脱离设计,平面上相距离不小于100m,有如下优点:第一,泵房与联络通道不要求合设,联络通道的平面位置选择更为灵活,区间纵断面设计更为灵活,对线路专业设计预留较大的灵活性。第二,工程实施难度和工程风险大大减小。联络通道与废水泵房平面分离,能够联络通道冷冻法施工产生的冻胀融沉对泵房结构的不利影响;第三,工程造价有所降低。相对于传统的合设泵房,内置式泵房减少了外挂泵房,增加了盾构隧道钢管片,水泵费用有所增加,单个泵房工程造价可节省20~40万元。
图:盾构区间内置式泵房设计方案
王世君表示,本泵房方案可应用于国内类似的城市轨道交通工程,对于内径为5400~5500mm的隧道,可直接采用该设计方案;对于内径大于5700mm的隧道,可取消吸水坑处的钢管片。对于城市管廊工程,可根据工程具体情况灵活采用。

