杭州地铁4号线紫金港路站过河段主体结构施工方案优化

1　工程概况

1.1 工程总体概况

杭州地铁4号线二期紫金港路站位于杭州市西湖区池华街（紫萱路至清池路）下方，沿东西向布置，为地下2层岛式车站，车站总建筑面积为27566m ² 。主体建筑面积为21118m ² ，附属建筑面积为6448m ² 。车站共设置10个出入口，3个风亭，如

图1所示。

图1 工程总体平面图

车站主体结构长486m，标准段宽21.3m，端头井宽22.6m。车站覆土3.38～5.5m。车站标准段为双柱3跨箱形框架结构，局部采用单柱双跨结构。

车站底板埋深约16.8～18.8m，主体结构基坑共5道支撑：1道混凝土支撑+4道钢支撑。基底位于⑥ ₂ 淤泥质粉质黏土层，潜水水位在地面以下0.5～5.0m左右。主体围护采用厚800mm地下连续墙，车站侧墙采用复合墙形式。

1.2 过河段概况

紫金港路站主体结构横穿五里塘河，结构宽21.3m、高13.25m，结构顶板位于五里塘河床下方。西港河老桥为简支梁，10m+20m+10m，宽34.5m，重力式桥台，桩基为φ1000mm钻孔桩，桥墩桩基为φ1200mm钻孔桩。

因车站结构与西港河老桥桥桩相冲突，必须先将老桥梁板拆除，老桥桩基拔除后，才能施工紫金港路站过河段主体结构，如图2、图3所示。

图2 现状西港河桥与地铁车站位置关系

图3 桥梁横剖面图

新建西港河桥为简支梁，过河段基坑范围内采用薄壁轻型桥台，桥墩采用板式墩，扩大基础设置于已完成地铁车站顶板上方，过河段两侧桥梁下部结构采用薄壁轻型桥台，桥墩采用板式墩，承台基础采用双排钻孔灌注桩，桩基采用φ1000mm钻孔桩，如图4所示。

图4 新建桥梁横剖面

2 过河段设计方案优化

2.1 原设计方案

过河段基坑分二期施工，在河道内设置封堵墙，将基坑分为东、西2个基坑，如图5所示。过河段基坑原方案采用明挖顺作法施工，一期施工过河段西侧基坑内车站主体结构，二期施工过河段东侧基坑内车站主体结构。

图5 原方案过河段围护平面图

如图6所示，一期施工内容包括：1）一期围堰；2）过河段西侧主体结构；3）基坑外桥梁桩基及承台；4）桥梁桥台及桥墩。

（1）平面图

（2）剖面图

图6 一期施工

如图7所示，二期施工内容包括：1）二期围堰；2）过河段东侧主体结构；3）基坑外桥梁桩基及承台；4）桥梁桥台及桥墩。

（1）平面图

（2）剖面图

图7 二期施工

按照河道部门要求，过河段施工时必须保证河道通流，在汛期保证至少1/2河道宽度（12m）过水断面，在非汛期保证至少1/3河道宽度（8m）过水断面。

由于原方案二期过水断面只能保证6m，无法满足河道部门要求，河道部门对占河方案不予审批。

2.2 优化后方案

施工项目部根据现场实际情况，经过与设计沟通协调，对原方案进行优化，提出采用局部盖挖顺作法施工的方案。

优化后方案，一期只施工西侧逆作顶板结构，开挖深度约8m，在过河段设置SMW工法桩代替原来的地下连续墙封堵墙，将基坑分成东西2个基坑。过河段基坑西侧增加的1块逆作顶板，作为二期河水过流断面底板，如图8所示。

图8 优化方案围护图

优化方案与原方案比较，施工内容稍有区别：

1）一期施工，只开挖土方至逆作顶板下方，完成西侧逆作顶板结构及西侧桥梁墩台结构施工；

2）二期东侧围护结构完成后，逆作顶板上方作为过水断面满足河道过流要求，逆作顶板下方与过河段东侧基坑同时开挖，完成全部主体结构及桥梁墩台施工。

优化方案过流断面可达9m，原因如下；

1）因原方案采用地下连续墙作为封堵墙，封堵墙两侧为T型幅（ST5、NT5），且地下连续墙成槽存在塌方风险；而优化方案采用SMW工法桩，工法桩与地下连续墙接缝采用旋喷桩止水加固，可放置于地下连续墙端部，较原地下连续墙封堵墙位置往东1.5m。

2）原方案一期主体结构施工完成后，因河道过流需要，ST5以西地下连续墙必须全部凿除至顶板标高。原方案采用封堵墙挡水，顶板防水保护层与封堵墙存在渗水空隙。优化方案，顶板防水保护层上增加一道挡水墙，并采用与地下连续墙ST5连接的方式封堵河水，如图9所示。

（1）原方案

（2）优化方案

图9 挡水墙与结构边线位置对比

3）原方案围堰位置与过水断面与优化方案对比如图10所示。

（1）原方案

（2）优化方案

图10 原方案围堰位置与过水断面与优化方案对比

二期围堰施工时，原方案只能设置在桥墩西侧，将渗水缺口围在围堰内。因此，过流断面为6m。

优化方案后，二期围堰设置在桥墩东侧，利用挡水墙挡水。逆作顶板上方作为过流断面，总宽为8m+1m，如图10所示。

2.3 方案对比

2.3.1 施工工期

优化方案与原方案施工工期对比，主要体现在封堵墙凿除及土方开挖施工上，其余工序工期基本不变。

2.3.1.1 封堵墙凿除

原方案封堵墙为地下连续墙，开挖时需要随挖随凿，共分5层，1层6d，共需30d。

优化方案因只用于逆作顶板施工，开挖深度约8m，采用SMW工法桩围护，二期围护结构施工时拔除，与桩基一起施工，不额外占用施工工期。

2.3.1.2 土方开挖

原方案土方开挖只有一个开挖面，按照600m ³ /d的工效，过河段基坑总共36000m ³ 土，施工工期60d。

优化方案有东、西二侧2个开挖面，土方开挖效率增加1倍，正常段按照1200m ³ /d，总共30000m ³ ，需要25d；逆作顶板下方土体，按照600m 3 /d，共6000m 3 ，需要10d，总共35d。

综上所述，优化方案较原方案施工工期可节省约25d。

2.3.2 造价

优化方案在造价方面的影响如表1所示。

表1 优化方案造价统计表

经计算，优化方案造价较原方案节省约29万元，且比原工期节省了约25d的时间。总体分析下来，优化后方案在施工工期及造价上更有优势，并能够满足非汛期8m以上的过流断面，因此采用优化后方案。

3 施工技术措施

由于优化方案逆作顶板上方直接过流，此时整个结构并未封闭，容易造成大量河水流入基坑，导致无法施工的情况。因此，逆作顶板防水是否有效关系到整个基坑开挖的安全。

根据杭州地区设计原则，内部结构防水采用外包防水的设计方案。设计时，逆作顶板及通流后的河水重量由布置在基坑内的格构柱承担，内部结构与围护结构相互独立，如图11所示。

图11 二期施工剖面图

因逆作顶板与两侧地下连续墙之间存在缝隙，容易导致逆作顶板两侧河水沿此缝隙渗流进基坑。为解决这一难题，从设计、施工等2个方面采取了处理措施：

1）节点防水处理。从设计角度，在逆作顶板上方增加一层60cm厚钢筋混凝土层，并将地下连续墙凿毛，地下连续墙钢筋锚入混凝土层，通过增加渗流通道长度的方式减少渗水量，如图12所示。

2）堵漏措施。从施工角度，为防止河道水流进入主体结构，施工时，在侧墙预埋注浆管，当渗水发生时，可以及时注浆堵漏。

图12 防水堵漏节点详图

4 结语

由于过河段需保证河道部门的过流要求，且结构与桥梁拆复建同时进行，施工管理难度大。

过河段基坑从2019年11月初开始地下连续墙施工，至2021年3月底完成全部结构施工，总工期约17个月，较计划多了3个月，主要受2020年新冠疫情及春节假期影响。过河段施工总体顺利，主要得出以下结论：

1）根据现场实际情况，提出局部盖挖顺作法优化方案，既满足了河道部门过流断面要求，又节省了工期25d；

2）针对全外包防水的设计，采取了延长渗流通道及预埋堵漏措施，取得良好效果，基坑施工过程未出现渗水情况。