淺談太原軌道交通2號線晉陽街站土建主體施工投標技術方案

石 敏/中鐵六局集團太原鐵路建設有限公司

淺談太原軌道交通2號線晉陽街站土建主體施工投標技術方案

石 敏/中鐵六局集團太原鐵路建設有限公司

投標階段編制的技術標將貫穿整個工程中，技術標的質量就尤為重要。以太原市軌道交通2號線晉陽街站施工為例淺談投標技術方案，軌道交通2號線為南北向穿越主城組團，聯系主城和新城組團的骨干線路， 2號線一期工程人民南路～西澗河段，全長23.345km，共設22座車站，其中換乘站7座。晉陽街站是2號線一期工程新增車站。針對軌道交通工程技術標的編制，對車站主體結構的施工方法及步驟等進行了詳細論述，為今后同類型的施工投標積累了經驗，提供了參考。

圍護；深基坑；降水；土方開挖

前 言

隨著我國經濟的快速發展，國民收入的不斷增加。機動車的數量逐年大量增加。我國現有城市的市政道路出現了嚴重的擁堵狀況。地鐵建設進入了快速發展的時期，城市地鐵建設由于在地下深處施工，地下水位高，周圍建筑多，管線密布，施工風險大，因此必須保證前期技術方案的選定要安全可靠。下面就以太原軌道交通2號線晉陽街站為例說明主體施工的技術方案。

一、工程簡介

太原市軌道交通2號線一期工程晉陽街站，為新增車站。該站為太原市軌道交通2號線與3號線同期施工的明挖T形換乘車站，中心里程為YCK15+572.399，位于SGTJ-205標段中心街站至南中環站的區間，建筑面積約33706平方米。

晉陽街站為太原城市軌道交通2號線與3號線同期施工T形換乘車站，車站位于長治路和晉陽街交叉口，2號線車站沿長治路南北方向布置，3號線位于路口東側沿晉陽街東西向布置。車站所處位置周邊道路車流量較大，西北、西南象限建筑距紅線較近，東北象限為在建地塊，東南象限現狀為綠地。

2號線車站主體結構為2層島式車站，地下一層為站廳層，地下二層為站臺層，車站頂板覆土厚度為4.023m，局部下沉段覆土5.373m，底板埋深約19.013m。車站共設置3個出入口及2個風道。

3號線車站主體結構為3層島式車站，地下一層為站廳層，地下二層為設備層，地下三層為站臺層，車站頂板覆土厚度約為5.4m，底板埋深約27.7m。車站共設置4個出入口及2個風道。

二、工程特點、重難點分析

（一）車站主體工程規模大、圍護工序復雜

晉陽街站為新增車站，該站為軌道交通2號線與3號線同期施工的明挖T形換乘車站，總建筑面積為33706m2。車站主體圍護結構采用地連墻、開挖作業采用明挖順做法；附屬工程圍護結構采用圍護樁+鋼管內支護體系，2號線車站主體圍護結構自上而下設置混凝土支撐和兩道鋼管支撐，3號線車站主體圍護結構自上而下設置混凝土支撐和四道鋼管支撐。外設單排咬合深層攪拌樁止水帷幕，坑內降水。

（二）控制沉降、保證建構筑物安全是本工程的重難點

本標段為地下工程，施工過程中對周邊土體具有一定擾動，特別是西北、西南象限建筑距紅線較近；車站主體圍護結構采用地連墻方式，墻體剛度大、整體穩定性好、變形小、具有擋水抗滲作用，以有效減小開挖引起周邊地面及建構筑物過大沉降。如何保證附近建構筑物安全，是本標段的重難點。

三、技術方案的選定

（一）總體施工方案

1.車站主體結構。

車站主體施工屬于深基坑施工，屬于危險性較大的工程，必須編制專項施工方案。

車站主體施工采用明挖順作的施工方案。由于明挖涉及周圍建筑的安全，更要高度重視車站的主體圍護結構施工。主體結構施作時必須與內支撐體系相互配合，銜接緊密，才能確保安全，控制變形在要求范圍內。

車站主體圍護采用地下連續墻+內支撐。2號線車站基坑開挖深度約為19.6m，選用D800地下連續墻。3號車站開挖深度約為27.5m，選用D1000地下連續墻。本站主體結構施工采用鋼管內支撐。

2號線車站主體圍護結構自上而下設置混凝土支撐（標準段為φ800、壁厚16mm鋼支撐）和兩道φ800、壁厚16mm的鋼管支撐，3號線車站主體圍護結構自上而下設置混凝土支撐（標準段為φ800、壁厚16mm鋼支撐）和四道φ800、壁厚20mm的鋼管支撐。

車站主體結構采用800mm厚C35鋼筋砼地下連續墻作為圍護結構，利用地連墻專用機械進行作業。主體結構采用明挖順作法施工。車站土方采用機械明挖，局部結構部分和底板最后30cm采用人工清理開挖，主體結構采用模筑鋼筋混凝土框架結構，采用自下而上順做法施工；車站防水在結構迎水面設置柔性全包防水層。

2.附屬結構。

附屬結構采用明挖順作法施工。

3.主體結構施工步驟。

第一步：管線改遷，施工圍擋，平整場地，疏解交通，施作地連墻，臨時立柱樁，進行坑內降水。

第二步：基坑開挖至第一道支撐底標高處，施作墻頂冠梁，擋土墻。同步澆注第一道混凝土支撐及冠梁角部混凝土板撐。

第三步：分層分段繼續向下進行基坑開挖，依次開挖至各道橫撐下0.5m后施作第二～三道（第二～五道）橫撐。隨開挖隨架設各道砼支撐及鋼支撐，開挖至基坑設計標高處。

第四步：開挖至基坑底設計標高，驗槽后施作接地網、墊層、鋪底、防水層、結構底板及底縱梁，并作好臨時立柱樁的防水，施作側墻防水層，并向上施作部分側墻。

第五步：待底板強度達到75％以上，拆除第三道鋼支撐，施作第三道撐以下部分站臺層邊墻防水層、邊墻結構和站廳層。

第六步：待站廳板強度達到75％以上，中板達到設計強度后，拆除第二道鋼支撐，澆筑地下一層側墻及頂板結構。

第七步：待主體結構達到一定強度，施作頂板防水層及保護層，拆除第一道混凝土支撐，施作壓頂梁，隨回填隨壓實，回填至地面。

4.特殊部位施工方法及步驟。

后澆帶施工：車站縱向在公共區同設備區之間設置后澆帶。后澆帶范圍內鋼筋可不斷開，并按后澆帶構造設計要求設置加強筋，混凝土澆筑完畢并間隔6個星期后用混凝土再澆筑。后澆帶混凝土澆筑后，其養護時間不小于4個星期。

（二）車站主體施工方案

1.圍護結構施工方案。

地下連續墻采用液壓抓斗地下連續墻成槽機施工。根據地下連續墻的厚度及外放尺寸修筑高于地面10～20cm的鋼筋混凝土導墻、進行泥漿制備、槽段挖掘、換漿清底、鋼筋籠吊裝、水下混凝土澆筑、連續墻接頭防水處理。在平面上導墻施工接頭與地下連續墻接頭錯開，施作完畢驗收后，立即回填，防止導墻內擠。

內支撐施工：支撐編號→對號加工并運到現場→焊接法蘭盤→焊三角形鋼板托架→鋼圍檁就位（支護樁）→鋼支撐就位校正→施加預應力→緊固鋼楔→拆除液壓千斤頂→鋼支撐與圍檁連接。

首道鋼筋混凝土內支撐的施工方法開挖至梁底，采用成型模板進行梁體成型。鋼筋混凝土支撐梁和冠梁混凝土澆筑盡量同時進行，保證支撐體系的整體性。

鋼支撐采用龍門吊或履帶式吊機一次性吊裝到位。鋼支撐吊裝到位后，用兩個組合液壓千斤頂同步施加預加軸力，最后用楔子塞緊。

2.降水施工方案。

太原軌道交通2號線一期工程沿線地下水位較高，車站地下水采用鉆孔灌注樁+止水帷幕+基坑內降水處理。降水井坑內兩排交錯布置，間距10～20m，每口井的降水面積約200m2。

將地下水位降至底板以下0.5m以下。降水工作從開挖施工前一周開始，持續至主體完成回填后續工作結束。

3.土方開挖施工方案。

考慮車站兩端區間均采用盾構法施工，北端提供盾構始發條件，南側提供接收條件。車站施工場地受限圍擋內幾乎無剩余空間進行施工臨建布置，故：晉陽街車站開挖順序為自北端往南端開挖。

為控制沉降變形，嚴格遵循“分層、分塊、對稱、均衡、限時”的原則，循序漸進，合理安排施工工序。具體方法為：

在冠梁施工完畢的局部地方，可以進行第一層土方開挖，開挖至第一道混凝土支撐梁頂標高后，開挖支撐梁溝槽并進行第一道混凝土支撐的施工，隨后向下開挖至各層支撐處以下0.5m，進行各道支撐的施工；隨挖隨撐，向下開挖至基底設計標高。在開挖至基底30cm高度范圍內的土體進行人工配合清底。

（1）機械設備配置

基坑土方工程的特點是工程量大，工作面受混凝土支撐、鋼支撐施工的制約，需合理組織施工，才能使工程流水施工。基坑采用4～6臺斗容量1.5m3反鏟挖掘機進行分段分層開挖，分段長度約20m，分層高度2～3m，土方倒運采用挖掘機挖土接力裝車外運方式進行。

（2）土方開挖關鍵卡控點

①本工程由于施工工序多，多道工序要同時施工，都需要土方施工配合，因此施工關鍵是土方運輸。因工程土方量巨大，合理布置現場道路和出入口，合理規劃卸土場地，優化運土路線，安排好作業時間，做好車輛分流，減少道路擁擠。

②為加快土方施工速度，根據現場交通情況及場地布置，可在基坑內修建臨時出土坡道，由汽車直接進入基坑進行土方運輸。

③為加快土方施工速度，根據現場交通情況，地面以下4m范圍內土方采用挖機直接裝車運走，基坑4m以下土方反鏟挖機接力開挖裝車。

④由于基坑深，施工空間小，豎向分層高度考慮立體結構尺寸、橫撐排距及豎向層距以及挖掘機最大挖土能力確定。開挖中間立柱時，立柱四周土體必須均勻下降，嚴禁側挖以防止土體坍落碰撞立柱。

⑤土方施工后期，基坑局部邊緣部位不能施做出渣坡道，上層8～10m范圍采用長臂挖掘機挖除；最后剩余少量土方采用吊車吊出基坑后再裝車。

⑥土方收尾位置盡量放在深度較淺的部分，設置土方垂直吊運平臺，基坑中利用小型挖土機裝土，地面布置汽車吊或履帶吊進行垂直吊運出土，待土方收尾完成后，將挖土機吊出。

⑦當開挖至支撐設計標高以下0.5m時必須停止開挖，及時設置鋼支撐，并按規定施加預應力，并檢查并確認支撐的穩定性安全性后，方可繼續開挖。

⑧基坑開挖施工前，基坑周圍設截排水溝截排地面水，地面采用混凝土硬化，防止地表水滲入基坑，基坑內采用明溝排水，沿車站縱向每20米設一集水坑。

⑨基坑周圍設置安全護欄。基坑兩側坡頂10m范圍內不得堆土、堆料，車輛限速限載，地面荷載不得大于20kPa。鋼支撐上方不得搭架、架設任何豎向荷載。

⑩基坑開挖至基底墊層以上300mm時，應及時進行清底驗槽，并采用人工挖除剩余土方，挖至設計標高后應及時平整基坑，疏干坑內積水，及時施做接地網和墊層。

4.主體結構施工方案。

本站結構方案標準段部分為鋼筋混凝土兩層多跨矩形框架結構。車站采用明挖順作法施工，主體結構按照由下至上、先板后墻的施工順序，逐段施工，前后多段進行流水施工，邊施工、邊拆除支撐。主要施工步驟如圖1：

圖1 主體結構施工順序圖

其車站施工步驟圖如表1所示（標準段）：

表1 車站施工步驟圖

步驟 示意圖步驟五：施工站廳層側墻防水層、側墻及頂板和立柱，待頂板混凝土，強度達到要求后，拆除第一道支撐。步驟六：施作頂板防水層，覆土并恢復路面交通。進行內部結構，及出入口、通道、風道等附屬結構施工。

四、沉降監測方案

車站主體基坑工程周邊環境的性質和安全等級，深基坑工程的監測主要包括以下內容：

1.支護結構的監測。

（1）圍護墻頂部水平位移；（2）圍護墻頂部沉降；（3）圍護墻體測斜； （4）圍護墻體應力監測；（5）支撐軸力監測；（ 6）格構柱位移監測。

2.周圍環境的監測 。

（1）基坑周圍建筑物的沉降觀測；（2）相鄰道路、地下管線的沉降監測；（3）圍護墻側土壓力觀測；（4）基坑內外地下水位動態觀測；（5）基坑外側土體分層沉降觀測；（6）基坑周圍建筑物裂縫觀測；（7）圍護墻側孔隙水壓力觀測。

開挖過程中加強對支護結構及周邊建構筑物的監測，基坑開挖期間，開挖段及影響范圍內測點每天一次，未開挖段每周1～2次； 根據基坑開挖深度的變化，調整監測頻率。基坑開挖超過10m，監測頻率最高達每天2次；根據監測項目對基坑安全的影響程度，設定不同的監測頻率；發現變化過大應立即采用增大支撐強度，并從基坑內側往基坑外側對建構筑物周邊土體進行注漿加固處理。

五、結束語

地鐵車站基坑施工屬于深基坑施工，根據地下水的分布情況，本站主體圍護采用地下連續墻+內支撐。墻體剛度大、整體穩定性好、變形小、具有擋水抗滲作用，以有效減小開挖引起周邊地面及建構筑物過大沉降。明挖順做法既充分發揮了圍護的作用，保證了高水位下深基坑施工的安全，又適當降低了施工的難度，是一種行之有效的城市地鐵施工方案。

[1]《太原市軌道交通2號線一期工程晉陽街站土建施工SGTJ-216標段招標圖紙》，北京市市政工程設計研究總院有限公司

[2]《城市快速軌道交通項目建設標準（試行本）》，1999年北京市城建設計研究院

[3]《城市軌道交通地下工程建設風險管理規范》，GB50652-2011中國土木工程協會同濟大學等 張雁等

[4]《地下鐵道工程施工及驗收規范》，GB50299-1999中華人民共和國建設部

[5]《軌道交通降水工程施工質量驗收標準》，JQB-053-2005中國建筑工業出版社