地鐵車站臨時蓋板下鋼管混凝土柱施工技術

周震均，何建峰，陳 強

(中國水利水電第八工程局有限公司，湖南長沙 410004)

引言

近年來，我國軌道交通加速建設，地下空間越來越緊張，軌道交通與市政工程或民建工程逐漸成為新趨勢。武漢市地鐵7 號線徐家棚站綜合交通樞紐的建成在世界上首創了公路隧道和地鐵車站“公鐵合建”模式，高效整合了公路隧道和地鐵車站兩種結構，踐行集約發展路線，實現了共享共建的先進理念。我國著名的地鐵車站與公路隧道合建主要有武漢市地鐵7號線徐家棚站綜合交通樞紐，廣州市地鐵22 號線陳頭崗站與高速公路快線合建，成都市地鐵3 號線體育館站、5 號線青羊宮站、7 號線清江路口站與下穿隧道合建，南京市地鐵1 號線萬象城站、吉祥庵站與市政隧道合建，南京市地鐵4 號線草場門站與市政隧道合建，寧波地鐵5 號線錢湖南路站與市政下穿速到合建。

大量地鐵車站與公路隧道合建的成功修建積累了相關工程經驗及計算、評估理論。國內，葉至盛、楊鳳梅通過下穿隧道與地鐵車站設計過程中遇到的問題進行分析研究，總結出市政下穿隧道與地鐵車站合建設計方法及其各種優點，論述了地鐵車站與公路隧道合建的結構處理方式以及隧道與地鐵合建段的設計要點[1]；魏重麗通過對武漢地鐵徐家棚換乘站設計方案研究介紹了地鐵車站與公路隧道共建同期設計、同期實施的方案，高效整合了公路隧道和地鐵車站兩種結構；劉輝通過地鐵車站與市政下穿隧道合建設計要點淺談，闡述了軌道交通設計中，地鐵車站與市政下穿隧道合建的主要設計思路、車站依據的主要設計原則、車站的結構類型、空間關系以及二者之間結構的處理方式，總結了地鐵車站與下穿隧道合建設計要點；張鋒發表的《地下車站與市政下穿隧道合建的設計分析》，通過對寧波地鐵5 號線錢湖南路站與規劃鄞縣大道過錢湖南路的下穿隧道合建的設計做詳細的分析，采用下穿隧道與車站主體“上下平行重疊”，隧道底板與車站頂板“共板”，車站與隧道同寬，側墻“上下對齊”，兩個工程同步設計、同步建設的合建方法，證明隧道與車站合建是可行的。

在市政隧道與地鐵車站共建時，由于地鐵車站在豎向方向受力不連續需二次應力轉換，需補強地鐵車站在豎向方向的受力。即在地鐵車站“公鐵合建”時，傳統的鋼筋混凝土結構柱無法滿足受力要求，需設置鋼管混凝土柱，而鋼管混凝土柱在半蓋挖地鐵車站的吊裝困難。“公鐵合建”模式下，地鐵車站臨時蓋板下鋼管混凝土柱施工工藝通過在蓋板上開孔分節吊裝技術，可優化吊裝設備的選型，吊裝設備占用地面空間減小，能夠有效的節約吊裝空間、并且能夠有效規避鋼支撐連系梁對吊裝的影響，降低吊裝安全風險；同時地鐵車站臨時蓋板下鋼管混凝土柱的吊裝技術的應用施工更為簡單快捷[2]，可快速完成蓋板下鋼管混凝土柱的吊裝，并能有效的減少對周邊環境的影響。

1 工程概況

長沙市軌道交通6 號線六溝垅站位于長沙市岳麓區，車站位于桐梓坡路與銀盆南路交叉路口，為地下三層兩跨明挖車站，車站外包總長289.6 m，標準段外包總寬26.0 m，底板埋深25.921 m。車站圍護結構與主體結構采用復合式結構，換乘節點以東主體結構采用明挖順作業法，換乘節點以西主體結構采用半蓋挖順作業法，換乘節點西側半蓋挖順作業法段設計有12 根永久性鋼管柱。負三層為地鐵車站站臺層、負二層為站廳層、地鐵車站負一層為地鐵車站與湘雅路過江隧道合建段。

結合周邊環境，六溝垅站換乘節點以西為地面交通運行繁忙的半蓋挖地下車站，受周邊環境影響，無法采用大型機械設備進行鋼管柱吊裝。因此考慮在鋼管柱對應豎向位置的蓋板上采用水鉆開設吊裝孔，利用吊裝孔采用兩根鋼絲繩穿過蓋板運用兩臺小型吊裝設備進行平移吊裝至設計位置。

2 施工工藝

施工流程：鋼管混凝土柱分節加工→測量定位→蓋板上吊裝孔布置→承臺施工→鋼管混凝土柱吊裝及混凝土填充。

2.1 鋼管柱分節加工

鋼管混凝土柱根據地鐵車站層高分節進行加工，分段長度需高出每層結構板500 mm 的原則，便于鋼管混凝土柱每節之間的焊接。

2.1.1 鋼管混凝土柱分節加工

鋼管混凝土柱中各桿件的間隙，特別是綴件與管段連接處的間隙按鈑金展開圖進行放樣[3]。鋼管混凝土柱環狀鋼板的焊接、剛牛腿翼緣和腹板的連接采用等強度對接坡口全熔透一級焊縫，加勁處鋼管的焊接凸面焊縫[4]。焊接時，根據間隙大小選用合適的焊條直徑。管段與綴件焊接時，焊接次序考慮焊接變形的影響。

2.1.2 防銹處理

鋼管混凝土柱需按設計要求進行防銹處理，噴砂除銹等級為Sa2.5 級，表面粗糙度為30～70 um。噴砂除銹后施做881-X 環氧富鋅50 um 厚和881－H03環氧厚漿漆300 um 各1 道，涂防銹漆在工廠完成。

2.2 測量定位

利用全站儀將鋼管混凝土柱在臨時蓋板及設計位置定位角點及軸線，撒白灰線示之，并通知項目技術負責人進行驗線。

2.3 蓋板上吊裝孔的布置

采用規格為Φ108 水鉆在鋼管混凝土柱對應位置蓋板上進行開孔，開孔位置需避開蓋板梁，在蓋板梁兩側根據鋼管柱中心線對撐開設兩個吊裝孔。

2.4 承臺施工

2.4.1 鋼管混凝土柱承臺基礎開挖

鋼管混凝土柱承臺高度均為2.5 m，基坑數量多，開挖方量較大。根據鋼管混凝土柱承臺尺寸及基礎埋深確定，采用一臺反鏟式挖掘機進行基坑開挖，并架設一臺AP-228 型水準儀進行基底標高控制。

2.4.2 墊層澆筑、防水施工

基礎土方開挖完成后，進行墊層砼澆筑，初凝后進行壓光處理，墊層厚度15 cm，強度為C20 普通混凝土。墊層澆筑完成后進行承臺基礎防水施工，防水施工同車站主體防水施工工藝。

2.4.3 鋼筋綁扎及定位器安裝

為便于鋼管柱的定位安裝，鋼筋綁扎過程中在承臺面筋部位預埋1 塊20 mm 厚鋼板（定位器），規格為1 200×1 200 mm，鋼板塞焊錨筋錨入承臺基礎，錨筋采用C28 鋼筋。

2.4.4 鋼管混凝土柱承臺澆筑

在鋼管混凝土柱承臺基礎鋼筋綁扎好之后進行混凝土澆筑，鋼管混凝土柱承臺砼采用商品砼[5]，混凝土強度等級為C35，砼在振搗過程中要充分，快插慢拔，均勻振搗，避免過振。同時在承臺砼澆筑時考慮在內部預埋水管或投毛石以進行內部降溫，保證混凝土澆筑質量。

2.5 鋼管混凝土柱吊裝及混凝土填充

2.5.1 蓋板下鋼管混凝土吊裝

地鐵車站明挖側采用55 t 履帶吊將鋼管柱吊至基坑底，再利用地鐵車站半蓋挖側的蓋板上的55 t 履帶吊在蓋板開孔位置穿鋼絲繩進行鋼管柱的平移，鋼管柱吊至設計位置后，重新穿繩利用地鐵車站半蓋挖側的蓋板上的55 t 履帶吊垂直吊至設計位置進行安裝。

2.5.2 鋼管混凝土柱吊裝順序

吊裝順序依次為底部節鋼管混凝土柱吊裝→底板/ 梁混凝土澆筑→底部節鋼管混凝土柱混凝土填充→中間節鋼管混凝土柱吊裝（焊接）→中板/ 梁混凝土澆筑→中間節鋼管混凝土柱混凝土填充→頂部節鋼管混凝土柱吊裝（焊接）→中板/梁混凝土澆筑→頂部節鋼管混凝土柱混凝土填充。

2.5.2.1 底部節鋼管混凝土柱吊裝

a.利用鋼管混凝土柱承臺施工時預埋的鋼管混凝土柱定位器，待鋼管混凝土柱承臺達到強度后安裝底部節鋼管混凝土柱，底部鋼管混凝土柱高出底板上翻梁500 mm 以方便鋼管混凝土柱的拼接。

b.底部節鋼管混凝土柱安裝完成后采用導管法進行混凝土填充，填充混凝土強度等級采用C60 自密實混凝土（摻適量膨脹劑），水中14 d 養護限制膨脹率(1.5～2)X10。鋼管柱內插入上端裝有混凝土料斗的鋼制導管，自下而上邊退邊完成管內混凝土澆筑，澆筑前，導管下口離矩形鋼管底部的距離不宜小于300 mm，導管在柱內水平隔板澆筑孔的側距不宜小于50 mm，以便于插入振搗棒。

2.5.2.2 中間節鋼管混凝土柱吊裝

a.底部節鋼管混凝土柱安裝完成后進行結構底板施工，結構底板澆筑完成后搭設操作架（U 型）進行中間節鋼管混凝土柱安裝，中間節鋼管混凝土柱高出中二板縱梁500 mm 以方便鋼管混凝土柱的拼接。

b.中間節鋼管混凝土柱安裝完成后進行混凝土填充，填充混凝土強度等級及澆筑方式同底部節鋼管混凝土柱。

2.5.2.3 頂部節鋼管混凝土柱吊裝

中間節鋼管混凝土柱安裝完成后進行結構中二板施工，結構中二板澆筑完成后搭設操作架（U 型）進行頂部節鋼管混凝土柱安裝，頂部節鋼管混凝土柱平中一板縱梁底部。

2.5.2.4 鋼管混凝土柱拼接

每節鋼管混凝土柱采用焊接方式進行接長，焊接方式采用等強度對接坡口全溶透一級焊縫。

鋼管混凝土柱組裝允許偏差：縱向彎曲允許值f≤10 mm，橢圓度f/d≤3/1 000，管端不平。

2.5.3 鋼管混凝土柱在結構板/梁處的細部大樣

為補充鋼管混凝土柱與結構板/梁的結構受力，鋼管混凝土柱在結構板/梁處設置環板、豎向肋板、加勁條、栓釘等細部構件，以確保鋼管混凝土柱與結構板/梁充分錨固。結構板/梁主筋與鋼管混凝土柱環板焊接，并在節點處設置環向箍筋，在頂部節設置長度為3.4 m 的鋼筋籠對鋼管混凝土柱進行補強。大樣見圖1、圖2。

圖1 鋼管混凝土柱在底板/梁節點大樣圖

圖2 鋼管混凝土柱在中板/梁節點大樣圖

3 結論

長沙市6 號線六溝垅站地鐵車站臨時蓋板下鋼管混凝土柱施工工藝很好解決在市政隧道與地鐵車站共建時，由于地鐵車站在豎向方向受力不連續，從而設置鋼管混凝土柱，在蓋板下進行鋼管混凝土柱吊裝問題，有效的節約了工期，取得了良好的經濟效益；同時，減少了對周邊地面交通及周邊環境的影響，節約吊裝空間，降低吊裝安全風險，施工質量良好。