地鐵車站垂直電梯井與風亭相結合施工技術

李慶林

(中鐵十九局集團第五工程有限公司 遼寧大連 116000)

1 引言

近年來，隨著我國城鎮化進程持續快速推進，每年地下空間平均增長速度已超20%[1]。而當下城鎮各種地下設施之間聯系及通用性不高，不能有機結合并形成相互關聯的有機整體，更為嚴重的是地下設施的規劃嚴重滯后于城市建設[2－3]。地下空間無障礙電梯作為地鐵車站結構重要組成，其一般與出入口明挖基坑同時開挖、設置，但很多部位受到場地條件限制，往往需要單獨設置，具有開挖尺寸較小，作業空間狹窄、開挖難度大等特點。結合現有地鐵無障礙設計技術標準及相關配套無障礙設施設計要求[4－8]，需擴寬思路，將設施、設備在空間上相結合，優化空間設計，提供確實可行的無障礙通道實施方案[9－10]，并保證各結構的使用功能和預留接口[11－12]符合原設計要求。

2 工程概況

北嶺站全長182.75 m，采用拱蓋法施工，附屬有2座風亭、2個進出口(C、D進出口)、2個預留出進口(A、B進出口)，在設備外掛房處設置3個安全出口，在車站中部、大里程端車站東側各設置1座臨時豎井。

設備外掛房及2號風井位于拆遷房屋位置，拆遷工作遲遲無法展開，C進出口、垂直電梯井位置前期主要作為車站主體、設備外掛房、D進出口開挖及結構施工的臨建場地。車站主要利用1、2號臨時豎井進行施工，1號臨時豎井前期直至車站拱部，后期為開挖車站下部進行了加深變更設計。利用新增的2號臨時豎井完成2號風道與主體結構的施工，在2號風井位置三層磚混結構未拆遷前可完成2號風道的開挖，2號風井待拆遷后施作。

周邊主要建筑為人民路397號七層磚混結構，距離2號風井水平距離26 m，建于20世紀80年代，施工中需要控制爆破振動。

原設計垂直電梯井經C出入口通道引出，垂直電梯井豎向深度為34.2 m，在豎向0～22.3 m尺寸為5.5×3.7 m，豎向22.3～34.2 m尺寸為3.1×3.5 m。垂直電梯井位于人民路東側，采用暗挖法施作電梯井通道，采用倒掛井壁法施作垂直電梯井豎井。垂直電梯井地層情況見表1。

表1 垂直電梯井地層情況

其支護參數為:豎向0～12.5 m上部采用L＝2.5 m、直徑25 mm的中空錨桿，間距為@1.2×1.0 m，豎向格柵拱架間距為1.0 m，噴砼厚度為250 mm，單層?8鋼筋網支護，鋼筋網網格間距為@200×200；豎向12.5～34.2 m段采用L＝2.5 m、直徑25 mm的中空錨桿@1.2×1.5 m，噴射混凝土的厚度為150 mm，支護采用一層?8的網片鋼筋，鋼筋網網格間距為@200×200 mm。垂直電梯井與2號風井臨時橫通道垂直相接，垂直電梯井開挖施工時，需在2號臨時橫通道采用C20混凝土回填后方可進行施工。其平、縱斷面見圖1、圖2。

圖1 原設計垂直電梯井平面

圖2 原設計垂直電梯井剖面

3 方案優化分析

3.1 優化原因

在2號風井施工過程中，其鄰近的人民路397號由于房屋建筑年代久遠，在工程施工前，委托專業單位進行房屋入戶調查，存在墻體開裂、結構裂縫、滲水等建筑質量問題。建設單位要求對2號風井施工方案進行調整，以避免對老舊房屋安全造成影響。方案調整后現場采用卡特350挖機開挖，因巖體較硬，且夜間不能施工，風井8～41 m在2019年10月至2020年8月歷時10個月僅完成33 m豎井機械開挖，扣除放假等影響因素，每月進尺4 m左右，施工進度極為緩慢。

垂直電梯井鄰近2號風井，開挖施工不能采取爆破作業，需機械鑿除，其鑿除深度約24 m。但由于豎井尺寸小，作業空間嚴重不足，無法使用2號風井施工設備，只能人工鑿除，鑿除效率更低。垂直電梯井位置前期作為車站主體及其他附屬施工場地，具備施工條件的時間期限在2021年4月，如需重新施工，無法滿足2021年12月通車的整體工期要求，需對其位置及開挖方案進行優化。

3.2 優化前提條件

根據消防要求，垂直電梯井與多層民用建筑距離不得少于6 m，距高層建筑不少于9 m。其周邊存在人民路397號多層建筑，距2號風井26 m，在建回遷樓1棟，為高層建筑，距離2號風井13 m。對建筑布局進行優化，具備垂直電梯井優化條件。

2號風井具備足夠空間，具有垂直電梯井布置空間。

3.3 優化方案

(1)方案一:綜合考慮現有地鐵無障礙設計技術標準及相關配套的無障礙設施設計要求，將需要設置的垂直電梯井和風亭、風井在空間上結合，優化空間布局，同時考慮方案優化后各結構的使用功能和預留接口不偏離原設計要求。取消新開挖垂直電梯井，垂直電梯井與2號風亭綜合考慮，將垂直電梯井與2號風井結合設置。垂直電梯和2號風井通道寬度未發生變化，對使用功能無影響。二者結合施工后的工作井開挖尺寸加大，作業空間增大，開挖難度有較大降低。優化后平面和剖面見圖3、圖4。

圖3 方案一垂直電梯井平面

圖4 方案一垂直電梯井剖面

(2)方案二:采用原方案，位置不動，對巖體采取金剛石繩鋸分片、分塊切割，切割完成后采取人工鑿除、出渣。預計開挖工期需要6個月左右，工程成本極高、進度慢。垂直電梯實施方案初步擬定見表2。

表2 垂直電梯井實施方案初步擬定

對兩個方案進行綜合評估，最終確定方案一為擬實施方案。采用地鐵車站垂直電梯井與風亭相結合施工技術，其經濟適用、進度快、安全可控。

4 施工技術及控制措施

4.1 施工工藝

施工工藝為:原2號橫通道局部加深→垂直電梯井通道底板施工→通道拱墻施工→2號臨時橫通道回填施工→2號風井施工至垂直電梯井底部→垂直電梯井結構豎向分段施工→模板支架拆除。

4.2 橫通道局部加深

因前期2號臨時橫通道已施工完成，已與2號風井連通，垂直電梯井通道與2號臨時橫通道在C出入口開挖時也已貫通，只需對2號臨時橫通道局部進行下挖。在垂直電梯井通道結構完成后，對垂直電梯井通道與2號臨時橫通道之間空隙采取C20混凝土回填處理，具體見圖5。

圖5 垂直電梯井通道施工

4.3 通道結構施工

通道底板采取常規施工工藝，按施工找平層、防水層、防水板保護、鋼筋、混凝土澆筑養護的先后順序施工。

拱墻采取盤扣支架，盤扣支架參數為縱×橫×步＝900×600×1 000 mm；模板采用2012鋼模板，模板背肋采用 12型鋼定位固定。在通道結構施工完成且強度滿足要求后回填2號臨時橫通道，拆除支架。因回填混凝土較厚且偏壓，在垂梯通道砼滿足設計強度后，方可進行土方回填。回填過程中，觀察通道腳手架、通道主體變形情況，如發現變形超過預警值，應停止施工，采取措施加固驗收合格后方可恢復施工。

4.4 垂直電梯井結構施工

垂直電梯井與2號風井結構同期施工，采取盤扣支架＋扣件式復合支架體系。盤扣支架參數為縱×橫×步＝900×600×1 000 mm，豎向間隔1.0 m設置鋼管支撐。風井側墻模板采用12 mm厚覆面竹膠板，模板后水平間隔0.4 m設置100×50 mm豎向方木，豎向間隔500 mm設置100×100 mm水平方木，采用鋼管頂托支撐。采用對穿螺桿施作風井內部隔墻混凝土，拉桿間距1.0×0.6 m，間隔設置。采用12 mm厚覆面竹膠板作為模板，模板后水平密排設置55 mm厚木板，豎向、縱向間距1.0 m設置雙排 ?42鋼管，采用山型卡件與對拉螺桿固定牢固。垂直電梯井豎向分為3段施工。在滿足拆模要求后，從上至下拆除整個支架體系。施工場景如圖6所示。

圖6 垂直電梯井施工

4.5 安全控制措施

現場支架整體高度超過40 m，其安全控制措施如下:

(1)作業層上應滿鋪腳手板，其上堆放鋼筋等其他材料時，應分散存放，嚴禁集中堆載，荷載不允許超過方案設計要求；泵送混凝土管應單獨設置固定支架，嚴禁固定在架體上；混凝土澆筑施工時，不得將安全防護設施進行撤除或變換位置。

(2)支架在使用過程中，應安排專職人員進行監護，一旦發現異響、變形等異常情況，應立即停止施工，架體上作業人員嚴禁逗留，迅速撤離；不滿足安全使用要求的支架經整改后仍不能滿足使用要求應拆除重新搭設。

(3)在支架使用期間，架體主節點處縱橫向水平桿、斜撐、連墻件等嚴禁拆除。

(4)鋼筋焊接作業時，應按要求填寫動火作業申請，配置不少于2個10 L的滅火器，并派專人看守。

(5)支架安裝及拆除，應在周邊設置圍欄和安全警戒標志，現場專人旁站看守，非相關人員嚴禁進入拆除現場。

(6)架子工必須經考核合格并持有特種作業證，施工時將證件或其復印件隨身攜帶。

(7)作業人員嚴禁酒后上崗，嚴禁患有相關疾病、不適宜登高的作業人員進入現場作業。

(8)支架拆除時，應由頂部至底部有序進行，嚴禁頂、底同時作業。

5 實施效果分析

(1)采用直電梯井與風亭相結合施工方案，避免了開挖作業對周邊居民、建筑物的影響，減少了信訪隱患對工程施工的影響，有利于工程連續作業。

(2)該方案取消了豎井開挖，有效地利用前期施工的臨時施工橫通道，大幅節約了工程造價，滿足建設單位節省投資的要求。

(3)采取該方案作業空間明顯增加，減少了狹窄空間內作業的安全風險，且作業面空間的增加有利于現場施工質量控制。

(4)采取該方案施工進度有較大提升，減少了建設工期，滿足建設單位整體節點工期。

采用垂直電梯井與風亭相結合方案施工后，整個施工過程進展順利，于2021年6月25日至2021年8月31日期間，快速、安全、高質地完成了垂直電梯井及通道的結構施工。在施工期間，各項監測數據正常。通過垂直電梯井優化設計方案的成功實施，對類似地鐵垂直電梯井設計及施工具有一定借鑒意義。該方案實施后效果如圖7所示。

圖7 實施后效果