既有地鐵車站改造靜力切割施工技術

肖桂蓉

成都工業職業技術學院 四川 成都 610213

隨著我國城市化進程的加快，在城市的迅猛發展中，地鐵以舒適、快捷、便利、環保等優點成為人們重要的出行交通工具，使用人次的迅速增加，對地鐵人員疏散和客流轉運能力提出更高要求。本文介紹的成都春熙路地鐵車站改造，目的主要對既有已運營2、3號線地鐵換乘站春熙路站進行客流疏散和轉運能力的提升，需對原車站結構進行改造，拆除及新增結構。因改造施工中車站正常運營，因此，在保證施工安全的同時， 也要保證站內設備線路正常運行及車站正常運營，成為改造施工的關鍵。

1 工程概況

春熙路站位于成都市市中心步行街地帶，為地鐵2號線和3號線換乘站，2號線和3號線均已投入使用。車站為島側T型換乘，2號線換乘3號線時需由2號線站臺上樓至兩線共用站廳，進入3號線入口通道，再下樓至3號線對應方向站臺即可完成換乘。2號線為地下三層一島站臺，3號線為側式站臺，車站總建筑面積為17787㎡，車站設3個通道、1個出入口，2個消防疏散出入口，兩組風亭[1]。

（1）3號線改造設計

3號線單扶梯一側結構負一層、負二層墻體加厚500mm，加厚長度17.6m，并調整風井位置。雙扶梯一側靠近3號線設備層一側站臺板結構加寬，并拆除原人防、新增人防門，縮小風機房面積。拆除站臺層與設備夾層之間混凝土隔墻，在設備層一側新增扶梯孔邊承重墻。3號線中板拆除平面布置示意圖詳見圖1。

圖1 3號線中板拆除平面布置示意圖

（2）2號線改造設計

2號線站廳層（負一層中板）改造，新增11m*1.9m扶梯孔洞，孔邊增設圈梁（400*800mm）。原人行步梯位置孔洞封堵，站長室一側新增垂直梯孔洞2.2*2.05m，將原垂直電梯孔洞擴大為6.0*2.5m改人行步梯，新增風孔2.7*0.83mm，結構開孔孔邊梁保留板垂直于梁方向鋼筋。站廳層中板扶梯開孔尺寸為11*1.9m，孔邊設置400*800mm圈梁，圈梁下方設置4根支撐柱（350*500mm）。2號線負一層中板拆除示意圖詳見圖2。

圖2 2號線負一層中板拆除示意圖

2 總體施工方案

春熙路站改造施工主要對既有結構拆除，重新施做結構以保證新增扶梯設備的安裝及滿足疏散通行要求。因車站結構已形成整體受力，為有效減小結構拆除對既有結構的影響，確保結構施工安全，采取繩鋸靜力切割工藝拆除混凝土；為確保結構拆除間受力的安全轉換，結構開孔采取“跳槽法”切割，“隔一切一”的方式進行，同時周邊架設臨時支撐進行受力轉換；為確保過程施工可控，嚴格進行監控量測等監控措施[2]。

2.1 結構開孔拆除改造施工工藝流程

結構開孔拆除改造中，因需保證期間不影響車站正常運營，因此如何做好人員、設備防護保證施工安全成為改造施工的關鍵。其工藝流程如圖1。

圖3 結構開孔拆除改造施工工藝流程圖

3 施工方法

3.1 隔離防護施工

由于車站結構空間局限性，開孔周邊及正下方往往為人行密集的公共區域或設備區域，因此為保證人員、設備安全，在施工區域靠近公共區域、設備區域，采取全封閉硬隔離防護，防護要求同時滿足防火、防水、防撞、防塵、防傾覆或倒塌的標準。

2號線設備區中板開孔下方緊鄰車站重要電器設備，因此在緊鄰設備側采取全封閉硬隔離進行防護，以減少施工對周邊設備影響。防護由剛性硬隔離+擋水坎（高度30cm）+防水布隔離三部分組成，硬隔離采用輕鋼龍骨+3mm厚鋼板（雙層）做全封閉隔離。龍骨主楞采用10cm方鋼 ，主楞間距1.5m；次楞采用5cm方鋼，次楞間距1.2m。花紋鋼板與輕鋼龍骨骨架間采用，鉚釘連接。全封閉隔離防護，搭設高度4.65m，搭設長度12m，防護呈“U”型形狀搭設。在鋼板接縫位置采用玻璃膠、膨脹劑密封，在與頂板、負一層中板位置采用5cm角鋼+5cm聚乙烯泡沫做封閉連接。縫隙采用遇水膨脹止水條（膠）進行填充。在繩鋸及水鉆施工期間，安排專人對相關周邊設備室進行巡查、值守。

2號線站臺層中板開孔下方正對乘客上下位置及屏蔽門等設備，為保證乘客上下車安全及屏蔽門設備安全，采取棚架支護硬隔離防護。在屏蔽門正上方的軌頂風道打設直徑16膨脹螺栓，通過鋼板栓接，軌頂風道一側的支點。靠近E-15、E-16軸位置，豎向采用雙拼HW 175x175x7.5/11工字鋼作為豎向受力立柱，底部立于站臺板（板厚200mm）上方并用M24膨脹螺栓進行固定。防護棚架橫向主梁I14工鋼間距2m，水平次梁采用工10工字鋼間距0.6m。次梁工10工剛懸挑0.5m，總長度9m。采用單立柱“T”型支撐，一端固定于軌頂風道，立柱固定于站臺板，構件受力體系形成“三角支撐”。將單獨的T型支撐由上部的次梁工10號工字鋼，通過鋼角板采用高強螺栓連接為整體[3]。在提供安全防護的同時，可滿足單根“T”型支撐與防護棚架的的整體穩定性。同時在棚架面層鋪設3層防水布，周邊做密封處理，防止施工期間用水及粉塵溢出，施工期間安排專人對公共區域及喜歡的第進行巡查、值守。

3.2 臨時支撐施工

在混凝土拆除中，由于對既有結構原有受力體系的破壞，易造成原有受力體系失衡，采用臨時支撐支護進行結構改造施工受力體系過渡轉換（鋼支撐應經過受力體系分析和計算）。

臨時支撐體系采用雙拼122b 工字鋼（采用滿焊）分節段現場拼裝，相鄰支撐水平間距為2.5～3.0m，每節鋼支撐兩端設置連接板（1.5cm Q345）并采用M24高強螺栓連接。臨時支撐立于車站結構底板，頂部位于結構中板（中板板厚0.4m）。臨時鋼支撐節段模量統一設置為：2.0m、1.5m、1.0m的三種規格的標準節，外加0.5m 的調整節。臨時鋼支撐頂部采用荷載30t的螺旋千斤頂調節（不能使用液壓千斤頂）控制結構沉降情況，螺旋千斤頂高度35cm（可調節高度正負10cm）。臨時支撐采用節段拼裝，標準節可重復、循環、周轉使用，增加臨時鋼支撐的型鋼使用率。同時其可大大減小工人的作業強度。經過受力體系分析和計算，滿足受力體系轉換的安全需求。受力支撐體系的轉換，在結構改造施工前充分考慮支撐體系轉換施工的措施以及支撐措施。型鋼支撐架設前，應提前進行型鋼支撐試拼，檢查支撐的垂直度和拼裝節段之間的縫隙。

3.3 排水擋水坎施工

繩鋸切割所產生的施工廢水，進行有組織排放。在站臺下設置施工廢水沉淀池，所有施工廢水經沉淀以后，排入車站廢水泵房。沉淀池高度不低于30cm，采用24磚墻砌筑，并用防水砂漿抹面。從沉淀池到站內廢水泵房采用管道排水，在集水坑端頭，設置兩道擋水坎，擋水坎高度30cm。繩鋸切割期間，沿繩鋸切割線周邊布置引水帷幕，將繩鋸切割廢水引排至集水坑。引水帷幕采用防水布或防水板，沿開孔孔邊設置，中板與引水帷幕之間采用遇水膨脹止水膠進行密封。同時在施工過程中安排專人巡查，有無廢水外流，防止產生的施工廢水流入設備區或軌行區，影響地鐵正常運營。

3.4 繩鋸切割施工

為有效降低噪聲、粉塵及震動給運營、設備帶來的各種不利影響（如乘客投訴、震動影響設備正常運營），采取繩鋸切割施工工藝。

繩鋸切割方式為靜力切割，相對于傳統的結構拆除工藝（風鎬破除、機械鑿除），主要體現在以下幾點：a、無損傷。繩鋸切割對原保留結構無沖擊，不會產生微細裂縫而影響結構受力和使用壽命。b、低噪音。金剛石工具切割過程中只有磨削鋼筋混凝土的聲音，電動液壓馬達運轉平穩，整個施工中沒有刺耳的聲音，產生的音量可以控制在44dBA以內。c、無污染。施工過程中采用水冷卻和潤滑高速運轉的金剛石工具，并將磨削掉的鐵屑和混凝土碎屑攜帶走，產生的冷卻水無有害物質，冷卻水經現場回收后可以重復利用，并采取封閉體系控制水的飛濺。繩鋸切割施工工藝流程。

圖4 繩鋸切割施工工藝流程圖

春熙路站既有線改造切除原有結構站廳層中板、設備層中板，增加11*1.9m扶梯孔5個，均采用繩鋸進行靜力切割。混凝土塊切割完成后大小為300*500*600mm ，單塊重量約為 180Kg。 豎向采用2t小型門吊進行吊裝，防止切割后的混凝土塊下墜。切割采用跳槽法施工，切割順序沿車站結構縱向依次進行，以便于切割后的混凝土塊的搬運。跳槽切割每段切割面積為1.9*3.0m，分三段進行繩鋸切割。相鄰兩道切割孔中間保留1m寬的結構中板，作為中板防沉控制措施。繩鋸切割之前采用水鉆開孔，孔徑10cm作為繩鋸切割的穿線孔。在混凝土塊上采用水鉆開50mm孔作為混凝土塊的吊裝孔，以便于起重設備對混凝土塊的垂直運輸。在扶梯孔邊布設沉降、震動監測點，做水平位移和豎向沉降及震動監測。

3.5 施工監測

由于改造施工改變既有結構原受力體系，因而監控量測對于施工安全尤為重要。施工前應布置好監測點，原始數據收集全面，在施工過程中全程做好監測和預警。根據既有線施工安全等級（一級），周邊環境條件及《建筑基坑工程監測技術規范》（GB50497-2009）等規程規范，本工程監測按風險等級一級進行監測，監測主要內容：（1）結構沉降監測；（2）結構水平位移監測；（3）重要構筑物變形監測；（4）當發現結構有裂縫時，需進行裂縫觀測；（5）臨時支撐內力監測；沉降監測采用精密水準儀和銦鋼尺進行觀測，包括結構豎向沉降、周邊建筑物沉降[4]。在切割前，在結構變形影響范圍之外，便于長期保護的穩定位置，埋設水準點，進行水準網布設，首次觀測時，適當增加測回數，一般取3～5次的數據作為測點的初始讀數。施工監測項目允許值要求見下表：

表1 既有線施工監控量測項目

地鐵既有線結構破除或切割的放樣及測量原則，以“閉合量測、雙向復核”為準則。既有線結構的放樣，受制于場地空間的狹小。導線及高程的傳遞受既有線構筑物、設備設施的影響，導致測量放樣困難。同時原有結構的施工誤差累計造成的結構尺寸偏差，對結構的拆除產生影響。對此，在地鐵車站的站臺、站廳層分別建立以結構框架梁、柱為平面軸網的基準測量放樣體系。通過轉點將地面的測量控制點分別由地鐵出口轉移至站廳，并由站廳分別豎向轉點至站臺層。根據地面導線測量控制點，復核地鐵站內框架梁柱實際坐標與設計坐標的偏差。建立站內坐標軸網控制體系、高程控制基準點，每次放線完成后站內與站廳貫通雙向復核，復核偏差不大于5mm。

4 結論及建議

通過春熙路地鐵車站改造施工中使用硬隔離防護、防護棚架、臨時支撐、繩鋸切割等輔助措施，過程中對關鍵工序的把控，配合監控量測的施工指導，有效確保了結構施工安全，為地鐵的安全運營起到了基礎保障作用。

為確保改造施工安全，在過程施工中重點注意以下幾個方面：

⑴施工前，必須做好站內管線調查，確保施工前后不能制約管線功能的正常使用。

⑵施工中必須做好人員、設備防護隔離，防護必須滿足防火、防水、防撞、防塵、防傾覆或倒塌的標準，以保證人員、設備安全，保證運營設備正常使用。

⑶施工中做好施工用水收攏歸置，務必保證用水在控制范圍內使用，過程中重點巡視，防止施工用水進入設備、公共等區域，當出現異常時及時停止施工，采取有效措施確保人員、設備安全。

⑷結構拆除時，盡量采用靜力切割等方法，以減小對既有結構、設備影響，開孔多采用采取“跳槽法”，避免一次性開孔完成，必要時增加臨時剛性支撐，保證結構整體受力體系正常。

⑸必須做好監控量測原始數據采集工作，過程中加強監控量測管理，根據監測數據變化及時反饋并指導現場施工，當變形出現異常時，及時分析原因并制定處理措施，確保施工安全。