沪苏嘉城际铁路曹庄站是地下两层岛式站台车站,总建筑面积19030m2,该工程是国内首次采用连续沉井法施工的车站,设计团队充分考虑软土地区狭长型地下工程的特点,采用分段预制结构设计,通过数字化管控指导分批压入下沉施工后装配连通形成整体车站,节约了施工工期和造价,填补了国内相关领域的空白。
该项目是城建设计集团积极投身“长三角一体化”和“交通强国”国家发展战略的又一代表性“城”就,也是城建设计集团以科技创新为内驱动力谋发展,积极践行数字化转型的丰硕成果。
应对“工程安全”和“节省建材”两大挑战
为解决软土地区深基坑面临的“工程安全”和“节省建材”两大问题,城建设计集团项目团队与嘉兴铁投集团、同济大学、浙江大学组成科研团队,创新提出了分批压入连续分布的沉井群+相邻沉井纵向贯通形成地下结构的方法,即连续沉井法,打造永临结合、环境友好的新型软土地区地下车站建造体系。
该方法的应用效果,可概括为“三省一免”,即省地下墙、省内支撑、省地基加固、免降承压水,以曹庄站为例,在提升安全的前提下,减少了钢筋混凝土用量18%,减少钢筋用量9%,减少土体水泥系加固67%,为降低基础设施建设中的低碳绿色转型提供示范。
精工细作
智能化作业提高施工精度及效率
与传统的单体式沉井相比,采用连续沉井建造轨道交通地下车站,需要各节沉井最终水平位置、姿态、深度的精度严格控制,才能保证车站主体结构成功平顺贯通。本工程施工中采用了全过程的数字化管控,在结构压入下沉、土方水下挖掘、泥浆润滑减阻等方面,一改以往仅靠人工经验的方式,通过先进的数字化装备开展无人化施工作业,拒绝粗放型标签,让土建施工也变得很精确。
联合院士团队开展全生命周期安全管控
结合本工程,中国工程院院士朱合华教授团队开展了科研项目“沉井车站施工数字孪生安全动态管控课题研究”,通过数字孪生技术,针对曹庄站构建了可服务全生命周期安全管控的数字化映射模型,在施工阶段,可基于海量实测数据智能分析,及时提供信息化施工依据;在使用阶段,预估施工后周边地块开发引起的车站变形并提前预警。此科研项目的开展,可为国内同类型项目的进一步优化和创新提供扎实的理论支撑,形成数字化转型的新质生产力。
数字孪生安全管控模型示意图
曹庄站作为国内首个连续沉井法车站,颠覆了长久以来学术界、工程界对软土地区狭长型地下工程建设手段的思维定势,填补了国内的技术空白,已在第十四届全国土力学及岩土工程学术大会、中国岩土工程施工新技术与新装备交流会、中国绿智轨道交通创新发展论坛等全国性会议中进行巡回演讲,并受到中央广播电视总台央视一套节目的专题报道,在行业内获得热烈反响。
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