杭州地铁1号线工程火车东站站A区位于杭州市江干区彭埠镇新风村, 向西为地铁闸弄口站, 向东为地铁彭埠站。本次施工的A区为4号线盖挖区间 (左线起点里程K21+294.54, 右线起点里程K21+301.6, 终点里程K21+538.499) , 位于既有火车东站站房及国铁站场下方。场地原自然地坪为5.500m, 主体结构为2层单跨现浇钢筋混凝土箱形结构, 采用盖挖逆作法施工。地下1层为杭州地铁一号线火车东站站与站前西广场联络通道, 地下2层为杭州地铁4号线轨道层 (见图1) 。主体通道长度236.85m, 标准段宽14.05m, 基坑底部标高为-17.204~-23.533m, 围护结构采用地下连续墙围护形式;基坑顶板标高为黄海高程-1.800m, 中板底标高为黄海高程-10.750m, 底板底标高为黄海高程-17.204~-21.425m, 西段端头井位置底板底标高为-23.533m, 局部最低位置集水井底板标高-25.033m;地下2层设置1道钢支撑, 钢支撑底标高为-15.160~-18.710m。

1) 本工程由于采用盖挖逆作法施工, 结构楼板即作为围护结构支撑, 仅预留6个出土口, 作业面狭小, 场地布置极为关键。

2) 本工程施工场地是在既有建筑物内施工, 距火车东站新建站房轨道层仅为6.5m, 场地条件受到极大限制。

3) 盖挖逆作法下, 土方水平运输无法使用大型机械。

本工程采用盖挖逆作施工技术, 地下连续墙及顶板施工完成后再对下层土方进行开挖。需采取加强措施, 加快土方运输及物料周转速度, 方能确保工程顺利保质完成。

在暗挖阶段设计留设了6个预留出土口, 出土口尺寸为9 000mm×5 000mm。为保证每日的土方出土量, 必须分段进行土方开挖及结构施工, 计划将土方开挖分成7个区段, 采用“小节拍、快流水”的作业方式, 每个区段采用不同组织措施同时进行土方开挖作业及运输。

本工程在进行地下2层土方施工中, 地下2层土方总体开挖方向由西向东开挖, 并由最近位置出土口外运。因地下2层标高为-17.204~-21.425m, 局部最低位置集水井底板标高-25.033m, 地下1层标高为-9.294m, 顶板面标高为-1.894m, 地下2层与地下1层高差为7.91~12.131m, 地下1层与顶板面高差为7.4m。因受高度限制, 如通过普通PC200挖机 (PC200挖机最大挖深仅为5m) 进行垂直接力运输方式无法将地下2层土方转运至顶板基坑外。受既有建筑物高度和出土口尺寸影响, 长臂挖机或滑臂式挖机又无法作业。必须设置堆土转换平台, 以保证地下2层土方的垂直运输。且土方开挖完成后, 转换平台可以用于物料运输的堆放平台。

为实现地下2层土方大开挖, 在3, 5号出土口位置设置混凝土结构堆土平台 (见图2) , 堆土平台顶面相对标高为-7.300m, 结构平台搁置在地下连续墙上, 此堆土平台的设置特点: (1) 形成大开挖的形式, 出土快速; (2) 可作为后期结构施工的卸料平台; (3) 主体结构施工完毕后, 需将平台凿除, 并将建筑垃圾清运出场; (4) 堆土平台上荷载按堆土高度1.5m高土方荷载考虑, 土方堆土时, 堆土高度必须限制在1.5m以内。

在地下连续墙上埋设钢板, 设置牛腿支座, 并将型钢梁架设在牛腿上。在钢梁上满铺钢板作为转换平台。此平台设置特点: (1) 钢结构平台架设需大型机械设备辅助; (2) 需要大量的焊接工艺, 对焊接质量要求较高; (3) 钢结构平台易于回收, 节省材料。

在地下连续墙上埋设平台梁板主筋接驳器, 将平台梁板主筋与地下连续墙连接, 以混凝土结构临时支撑的方式搁置在地下连续墙上 (见图3) 。此平台特点: (1) 支撑系统稳定, 并可对逆作法施工出土口位置起到围护支撑补充作用; (2) 常规钢筋混凝土结构, 施工简便; (3) 主体结构施工完成后, 需将平台凿除, 并将凿除后的建筑垃圾外运。

通过以上方案的分析研究表明, 采用混凝土转换平台拥有支撑系统稳定安全, 受力形式清晰, 施工简便等优点, 最终确定采用钢筋混凝土结构转换平台。

根据荷载设计和计算, 并通过设计人员对地下连续墙承载力进行复核, 确定了钢筋混凝土结构堆土转换平台的结构尺寸 (见图4) 。

在基坑内设置钢筋混凝土结构堆土转换平台具有相当的安全性、科学性, 同时平台可作为后期结构施工中钢筋、模板等材料物流转运堆放场地等, 可充分缓解现场用地紧张的现状, 具有极大的综合经济效益。故本次土方工程采用了钢筋混凝土结构堆土转换平台方案进行基坑内施工, 达到既经济、快速又安全出土的目的。