地下车站结构顺逆作无损无缝驳接施工技术
1 工程概况
某超高层建设项目地下1层为商业建筑,为提升商业价值,东南角逆作区设有地铁2号线交三桥站A出口与地下1层商场互通,即地铁站A出口借用地下1层商场局部。由于地下室与地铁站的建设周期和建设进度不一致,无法同步施工,为满足地铁先期开通使用,地下1层地铁站出入口位置基坑支护采用坑中坑体系,地铁出入口小坑采用内支撑顺作施工,并于2014年5月投入使用,地下逆作施工于2015年4月进行,地铁站作为整体地下室的一部分,必须保证与后期逆作施工的地下室形成整体,由于后期逆作施工时地铁站已投入运营,需在地铁正常运营条件下完成地下室逆作,并与地铁站出入口位置结构形成无缝连接 (见图1) 。
地铁出入口占地380m2,地下1, 2层采用内支撑顺作施工,地铁站靠基坑南侧采用38个长螺旋钻孔灌注桩,既作为支护结构,又作为地铁站出口结构受力桩。南侧及西侧为800mm厚两墙合一地下连续墙,为满足地铁出入口提前投入使用,前期在地铁口内靠车站一侧砌筑240mm厚临时隔墙。地铁口位置采用钢结构防护棚进行全封闭,结构形式为门式刚架,净空高度4.8m,顶面采用2道10mm×10mm×3mm钢丝网片及1道密目网,确保地铁口出入人员的安全。
2 地下室逆作结构与地铁站顺作结构连接
地铁正常运营后,地下室主体结构仍采用逆作法施工,但需拆除原地铁出入口支护桩,支护桩拆除时地铁站仍需正常运营,须保证行人安全、接口施工时变形及沉降量需控制在2mm内,拆除时可能造成原7m高砖隔墙倒塌,因此必须采取可靠的安全措施,如图2所示。
2.1 防护棚换撑
塔楼主体结构施工时,由于防护棚2个立柱位于将要拆除的地下支护结构冠梁顶部 (见图3) ,地下施工时必须保留防护棚且不得有扰动,因此,支护结构拆除前首先要托换防护棚立柱,将立柱受力转换至永久结构上。为保证施工和人员安全及后期地铁口防护棚的正常使用,在拆除地铁口支护桩及临时隔墙前,需完成对地铁口内防护棚水平钢梁及临时钢架隔断的换撑。转换方法如下。
1) 在已完成地铁口的B0板 (首层板) 上增加拟转换钢梁,钢梁采用2[800×200×16×20。
2) 由于钢梁长度>8m,内侧钢梁与钢柱交叉,无法采用起重机进行安装,通过单侧滑移安装就位的方法,不需拆除防护棚顶盖,有效解决安装难题。
3) 拆除临时隔墙前,地铁口内侧需安装临时钢架隔断,转换水平钢梁后,为保证后期地铁口内人员的正常通行及使用,在地下1层底板上沿临时隔墙一侧增加□150mm×5.0mm地横梁,地横梁与地下1层底板采用化学锚栓植筋连接,地横梁上每隔2 000mm设置1个□150mm×5.0mm立柱,从地下1层底板至B0板范围内增设3道□100mm×150mm×4.0mm横向水平方管,立柱与水平方管内外框间采用□50mm×3.0mm连接,内外侧各增设1层1.0mm厚的镀锌钢板。
2.2 出入口结构受力转换与连接
2.2.1 逆作法施工顺序
地下逆作第1施工区紧邻地铁站,为减小施工对地铁站的影响,第1区分两序进行施工:先完成第1序,形成水平支撑后,再施工第2序。B0板施工时,第1序施工土方开挖至B0板下1.5m,浇筑垫层,支设模板,先施工完第1序B0板,再进行第2序施工,第2序采用分段开挖,第2序布置1个11号取土口,将第2序施工分为A, B, C, D 4个施工段,开挖后立即浇筑混凝土垫层,尽快形成对撑。地下2, 3层土方开挖完成后及时浇筑混凝土垫层形成对撑,同时进行监测,发生变形后通过内支撑进行加强。B0板施工完成后,上层结构达到设计强度后方可拆除支撑,进行土方开挖。B1, B2, B3板 (地下1, 2, 3层板) 土方开挖均按各层楼板超挖1.5m进行控制,自取土口向两边逐步开挖。B3板开挖时在地铁站下进行暗挖,必须先人工开挖,找出地铁站原立柱桩、做好反光及防碰撞标识后,方可机械开挖。
2.2.2 拆除支护桩
地下室主体结构施工时,支护桩分序拆除,地铁出入口与楼板交替连接,保证楼板受力构件有效对撑及稳定。地铁口支护桩必须在地铁口防护棚完成换撑后再进行拆除,必须随地下室各阶段土方开挖同步拆除,支护桩拆除必须遵守以下原则。
1) 施工逆作1区B0板时,不拆除支护桩。
2) 楼板支护桩的拆除必须在完成楼板与支护桩连接后,拆除高度为相连板面下500mm。
3) 为保证地铁口逆作施工时的结构安全,B1板支护桩分2个阶段进行拆除。第1阶段支护桩拆除时,不拆除冠梁与上部的混凝土挡土墙,跳拆法采用“拆四留二”的原则,即每拆除4个支护桩,留置2个作为冠梁与上部挡土墙的支撑点。
4) 分4个操作队同步拆除,从中间向两边逐一进行,一次拆除2个支护桩后,连接该部位逆作板与地铁口处的板,直至整块板形成封闭板 (见图4) 。
2.2.3 地铁站与整体地下室第1序楼板相连
第1序支护桩拆除完成后,开始连接第1序地下室板与地铁口板,板连接工序为:完成第1序支护桩拆除→支设模板→连接板钢筋→清理施工缝及涂刷水泥浆→混凝土浇筑及养护→完成第2阶段部分支护桩及隔墙拆除→完成整体地下室与地铁站地下1层板的整体连接。
第1序支护桩拆除至板面下500mm后,根据地下室逆作施工时预留的板筋与地铁口施工时植入支护桩的钢筋支设模板,连接预留板钢筋,地下室B1板钢筋与地铁口地下1层板钢筋相连时 (见图5) ,尽量错开钢筋搭接的焊接接头,采用C45微膨胀混凝土进行浇筑、养护。

图5 地下室B1板与地铁口地下1层板相连
Fig.5 Basement B1 board connected with the under ground floor 1 floor board of the subway entrance
2.2.4 地铁站与整体地下室第2序楼板连接
待第1阶段拆除的支护桩位置与B1板形成连接后,开始拆除第2阶段剩余留置支护桩,拆除顺序为冠梁→剩余留置的支护桩→临时隔墙,拆除完第2阶段剩余支护桩后,逆作区B2板与地铁口地下2层板形成整块板,完成楼板连接与受力转换。
2.2.5 地铁口内临时隔墙的拆除及成品保护
1) B1, B2板与支护桩形成连接后,养护混凝土板面7d, B1, B2板搭设完脚手架后,在支护桩5m范围内的B1, B2板上铺设废旧层板,以免支护桩掉落的凿岩垃圾破坏已形成的B1, B2板成品。
2) 临时隔墙距支护桩200mm,为保证地铁口内侧的施工安全,必须拆除地铁口内侧的临时隔墙,拆除第1阶段支护桩时,施工人员应尽量保证临时隔墙不被破坏,采取以空气压缩机为动力的手持式凿岩机为主的拆除设备进行拆除,支护桩从上往下小块拆除,拆除第2阶段支护桩时,应从上往下一起拆除临时隔墙。采用小推车将支护桩上的凿岩垃圾全部运往逆作1区11, 13号取土口,并运出地面。
3 施工监测
为保障地铁施工安全和降低地铁施工对周边环境的影响,地铁口范围的地下室施工期间,每天监测地铁施工沿线建筑物、管线,地面、道路、支护结构位移及支撑立柱沉降、支撑轴力变形、地下水位变化等,为施工提供及时可靠的信息,并对可能发生危及环境安全的隐患或事故提供及时、准确的预报,采取预防措施规避风险和事故的发生。从监测结果看,在支护桩拆除过程中,地铁口变形稳定,地铁口累计沉降变化量均在可控范围内。
4 结语
地铁车站运营过程中地下车站结构顺逆作无损无缝驳接施工是一项综合性技术,防护棚换撑钢梁采用滑移就位可解决吊装难题;地铁站内原临时隔墙采用轻质钢结构替换,有效解决拆除时的安装隐患,减小隔墙自重,减轻楼板线荷载,确保结构安全;地铁站内防护采用成品预拼装结构,有效解决安装时间受限及现场散拼安装影响通行及安全问题;采用跳空拆除支护桩,与楼板连接形成结构受力对撑,楼板连接与支护桩拆除交替进行,既满足施工,又满足结构连接要求。
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