交叉作業下換乘通道緊鄰既有車站墻體破除施工技術*

多冉偉，楊宏剛，劉奧林

(1.中鐵一局集團第三工程分公司，陜西 寶雞 721006； 2.中南大學土木工程學院，湖南 長沙 410075)

0 引言

換乘站是整個地鐵線路網中的重要節點，是實現不同線路之間轉換的重要樞紐。目前，常見的換乘方式包括同站臺換乘、十字換乘、T形換乘、通道換乘等。其中，換乘通道由于其布置靈活且能有效緩解大客流壓力等優點，成為國內換乘站最為普遍的一種形式。據不完全資料統計，在北京地鐵換乘站所采用的換乘形式中，通道換乘所占比例達到了47.9%[1]。

目前國內大多數換乘通道為站廳/臺式換乘通道，即通道兩端分別與兩線車站主體站廳/臺層相接。周勝軍[2]結合北京地鐵10號線國貿站站廳式換乘通道，指出開挖安全控制是該工程的重點。上海軌道交通7號線與1號線常熟路站間同樣通過站廳式換乘通道連接，通道一端緊鄰換乘站廳，另一端緊鄰1號線車站站廳層，曹宏[3]以該工程為依托，介紹了通道施工過程中采取的多項技術措施及施工方法。姜寶臣[4]以廣州地鐵6號線珠海廣場站換乘通道為背景，通過方案比選、數值模擬等方法確定通道形式為站廳式與站臺式換乘通道相結合，并得出站臺式換乘通道相較于站廳式換乘通道更為便捷和高效，更適用于大埋深、大客流的換乘站。在換乘通道施工過程中，通道緊鄰既有車站結構的破除一直是施工階段中的重難點控制項目，劉士海等[5]結合某地鐵車站換乘通道相接工程的施工和現場監測情況，研究了破口施工對緊鄰既有地鐵車站結構的變形影響。李儲軍等[6]以西安地鐵2號線南稍門站換乘通道為依托，運用有限元方法分析研究了既有地鐵車站側墻破除的空間施工力學行為，并給出合理的破除方案。吳洪強[7]總結了在既有運營地鐵站廳層側墻破除施工中的方法和注意事項。

盡管換乘通道施工技術日益成熟，然而，對于處在交叉作業環境下的換乘通道工程在國內比較少見，施工經驗不足。本文以南寧市金湖廣場站換乘通道為背景，在換乘通道施工過程中，由于區域場地狹小，交叉作業多等不利因素的制約造成施工難度大、風險高，需要進行妥善的施工籌劃。通過對金湖廣場站換乘通道施工的總結分析，重點介紹交叉作業下換乘通道緊鄰既有車站墻體破除施工技術要點及控制措施，為今后類似工程提供指導。

1 工程概況

1.1 工程簡介

南寧市地鐵3號線金湖廣場站為地下4層雙柱3跨結構，采用島式站臺，車站基坑開挖深度約30.8m，車站頂板覆土約3.5m，采用明挖順作法施工。南寧市地鐵1號線金湖廣場站為地下2層雙柱3跨箱形框架結構，采用島式站臺，車站基坑開挖深度約17.2～18.2m，車站頂板覆土約3.2m，采用明挖法施工。Ⅱ，Ⅲ號出入口、2號風亭基坑寬約32m，長約43m；Ⅱ，Ⅲ號出入口基坑深度約16m，為地下2層結構。2號風亭基坑深度約24m，為地下3層結構。Ⅱ，Ⅲ號出入口與2號風亭基坑中的坑中坑采取放坡開挖，坡角為75°。根據規劃設計，兩站采用地下換乘通道進行換乘。換乘通道長約70m，寬約15.7m，通道頂板覆土約3.8m，位于民族大道正下方。其中通道連接1號線側為地下1層結構，開挖深度約9m，靠近3號線側為地下2層結構，開挖最深處約17m。通道基坑采用蓋挖順作法施工，采用地下連續墻+內支撐支護體系，與Ⅱ，Ⅲ號出入口、2號風亭基坑處于交叉作業環境，其工程平面位置如圖1所示。

圖1 工程平面位置

1.2 工程地質與水文條件

根據勘察資料顯示，施工場址范圍內各地層巖性由上到下大致為: ①1圓礫填土、①2素填土、②3-2粉質黏土、③1粉土、④1-1粉砂、④2-2中砂、⑤1-1圓礫。基坑開挖范圍內地下水類型主要是上層滯水、孔隙承壓水和孔隙裂隙水。上層滯水沿線均有分布，主要接受大氣降水和自來水、雨水、污水等地下管線的垂直滲漏補給。孔隙承壓水主要賦存于第四系上更新統望高組沖積的粉土、粉砂、中砂、圓礫層中，水量豐富，與邕江水力聯系密切，呈互補關系。碎屑巖類孔隙裂隙水主要賦存于下伏古近系半成巖泥質粉砂巖層中，具弱承壓性，富水性弱，以弱透水層為主，局部為中等透水層。

2 工程難點分析

1)整個換乘通道基坑土方開挖完成后，為了實現換乘通道與1號線金湖廣場站主體的連接，需破除連接接口范圍內車站地下連續墻和主體結構的鋼筋混凝土。由于換乘通道場地狹小、技術與環保要求高、破除安全風險大，同時考慮到避免墻體破除對1號線運營造成過大的干擾，常用的破除方法包括人工鑿除、機械破除及爆破法拆除等均不能很好地滿足要求[8]，最終決定采用水鉆+繩鋸相結合的方法對結構墻體按照水平方向切縫間距約1.5m、豎向切縫間距約1m進行分塊，由上而下分層切割。采用水鉆+繩鋸相結合的方法施工時切割噪聲小，產生的振動小，對既有1號線運營干擾小。

2)換乘通道位于南寧市中心民族大道正下方，施工場地狹小，交通流量密集。同時換乘通道施工作業與3號線Ⅱ，Ⅲ號出入口、2號風亭基坑開挖存在重疊時間，使得在立體空間上出現多層次交叉作業。在這種情況下，換乘通道內建筑用材、破除墻塊等的運送問題難以解決，物料轉運過程中交叉作業施工下各項施工的安全同步進行難以得到保證。經過決策部署，在通道施工中以基坑內現有支撐體系搭建運料操作平臺，可最大程度減小各項施工間的相互干擾，保證各項施工安全同步進行。

3 主要施工技術

3.1 運料操作平臺安裝

運料操作平臺包括轉料平臺與運輸通道兩部分。轉料平臺依托風亭基坑內臨時立柱，由主楞、次楞、小次楞及面板按照規定的次序及方向擺放并焊接拼成，用于堆放施工建筑用材及墻體切塊等；運輸通道依托換乘通道基坑內臨時立柱支撐以及鋼絲繩懸吊，由主楞、次楞、小次楞及面板按照規定的次序及方向擺放并焊接拼成，是連接轉料平臺與換乘通道基坑內部的通道，用于施工人員及叉車進出。運料操作平臺平面如圖2所示。

圖2 運料操作平臺平面

3.1.1轉料平臺安裝

1)主楞抗剪支座

轉料平臺主楞支撐于基坑內臨時立柱抗剪支座，抗剪支座頂部高于基坑第2道支撐頂面約200mm，立柱抗剪支座寬度、長度均≥500mm，高度≥300mm，混凝土強度等級不低于C30，上層配筋為5φ28，下部配筋為5φ28，箍筋φ12@150。

2)主楞

轉料平臺2號風亭KBZ10～通道LZ-04主楞跨度為約14m的現澆混凝土梁，其截面尺寸為600mm×600mm，混凝土強度等級不低于C30，上層配筋為6φ28，下部配筋為6φ28，箍筋為φ10@100。其他立柱間主楞均采用雙拼I45c，工字鋼兩端支撐于立柱抗剪支座處并與立柱側面焊接牢固。其安裝平面如圖3所示，轉料平臺剖面如圖4所示。

圖3 轉料平臺主楞安裝平面

圖4 轉料平臺剖面

3)次楞

運料平臺次楞采用[22，槽口向下布置，槽鋼擺放中心間距300mm，次楞與工字鋼主楞連接處焊接固定，焊縫厚度≥12mm。

4)小次楞

運料平臺小次楞采用[12，槽口向下布置，槽鋼擺放方向與次楞方向垂直，擺放中心間距300mm，與次楞接觸面點焊固定，焊點按隔一焊一的形式布置。

5)面板

面板采用5mm厚1 250mm×6 000mm的花紋鋼板拼接，根據現場實測尺寸進行火焰切割，鋼板長邊盡量擺放到小次楞中部并與小次楞處點焊，焊點間距不得大于600mm，確保鋼板4個角部與小次楞點焊牢固。相鄰鋼板接縫必須錯開，拼縫錯開距離不得小于1 000mm。面板拼接平面如圖5所示。

圖5 面板拼接平面

3.1.2運輸通道安裝

1)主楞支座

通道一側主楞支座采用20mm厚鋼板焊接平裝，支座由4塊豎向鋼板、1塊水平250mm×500mm及3塊250mm×150mm的鋼板拼裝焊接(見圖6)，豎向鋼板寬度為250mm，長度為300mm的向下短邊的梯形狀。豎向鋼板間距為150mm，水平鋼板上下間距為100mm。根據運輸通道空間位置，支座焊接固定于通道內臨時立柱上。

圖6 運輸通道主楞支座示意

通道另一側主楞支座采用鋼絲繩掛于通道頂板預埋吊鉤處，吊鉤采用φ32@3 000圓鋼制作預埋，鋼絲繩規格為φ6×37，公稱直徑1.46mm，實測公稱抗拉強度1 670MPa。鋼絲繩支座平面如圖7所示。

圖7 鋼絲繩支座平面

2)主楞

通道一側運料通道主楞選用I45c，主楞跨度為5 500mm，工字鋼下部與支座焊接固定，上部與臨時立柱焊接固定，主楞拼接接縫設置在臨時立柱支座處或留置支座1/3～1/4處，懸空接縫側背與20mm厚500mm×350mm的鋼板焊接。

通道另一側運料通道主楞選用I45c，主楞間距3 000mm，工字鋼采用鋼絲繩懸吊于通道蓋板預埋吊鉤處，吊鉤采用φ32@3 000圓鋼制作預埋。倒鏈將主楞調至相應位置后，安裝鋼絲繩，確保吊鉤兩側鋼絲繩對撐，接頭側鋼絲繩搭接≥60mm。接頭繩卡安裝完成后，拆除倒鏈，擺動主楞，再次校核主楞兩側鋼絲繩對撐情況和主楞安裝高度，確保安裝無誤后，主楞上部約200mm處安裝3個繩卡，吊鉤下部約20mm處安裝3個繩卡，繩卡壓頭應在鋼絲繩長頭的一邊。主楞拼接接縫留置支座1/3～1/4處，接縫側背與20mm厚500mm×350mm的鋼板焊接。

3)次楞

運輸通道次楞[32a槽口水平向右，長度為3 000mm和4 200mm兩種規格，次楞交替橫搭于主楞，水平安裝間距為1 000mm，與主楞連接處焊接。

4)小次楞

運輸通道小次楞[22a槽口水平向下，小次楞縱向安裝中心間距為300mm，人行通道縱向小次楞凈間距為380mm，相鄰小次楞接頭錯開布置，錯開長度≥1 000mm，小次楞與次楞連接處焊接，如圖8所示。

圖8 運輸通道剖面示意

3.2 地下連續墻與結構側墻破除

3.2.1破除范圍

換乘通道主體結構施工完成后需破除連接范圍內1號線主體結構地下連續墻及結構側墻。破除范圍如圖9所示：破除地下連續墻寬度為37.65m，高度為6.7m；破除結構墻寬度分4段，第1段寬度為7.46m，其余3段寬度為7.582m，破除結構墻高度為3.7m。地下連續墻破除總方量201.81m3，結構墻破除總方量78.23m3。

圖9 1號線破除范圍

3.2.2既有線保護措施

采用水鉆及繩鋸對結構墻體進行破除會產生較多施工用水，為防止施工用水及雨水對1號線運營造成影響，對1號線主要采取以下保護措施。

1)施工前先將需切割墻體底部使用水鉆取排水孔，施工用水通過底部排水孔進入3號線換乘通道內施工區域擋水坎內，通過擋水坎流入換乘通道地下2層積水坑內并通過水泵及時抽排。

2)結構側墻切割前，臨時圍擋破除范圍內乘客通道完成運營線乘客導改路線。預先在切割墻體底部水鉆取排水孔，運營線站廳層砌筑24磚墻，砌筑高度500mm，1號線站廳層側采用1∶2.5砂漿抹面，抹面厚度為20mm，并用黃黑油漆涂刷醒目標志，臨近切割墻體側砌筑墻體采用1∶2.5砂漿抹面，抹面厚度為20mm，磚墻范圍內站廳層中板面采用厚度≥50mm的砂漿抹面并向墻體側找坡，坡度≥3%，確保施工用水通過墻體底部排水口排入通道內，組織流入地下2層集水坑。

3.2.3地下連續墻破除

換乘通道主體結構施工完成后，首先破除地下連續墻。地下連續墻取孔及繩鋸切割如圖10所示，按照水平方向切縫間距約1.5m，豎向切縫間距約1m進行分塊，由頂至底分層切割。

圖10 地下連續墻取孔及繩鋸切割立面

第1層地下連續墻采用孔徑110mm的水鉆進行鉆孔，在換乘通道頂板接口頂部上方水鉆連續取雙排孔、切塊左右兩側及底板水鉆連續取單排孔，切塊中部水鉆取吊裝孔。隨后在第2層地下連續墻每塊的底部采用水鉆連續取孔，切塊中部水鉆取吊裝孔，根據切塊尺寸大小定位標識水鉆取孔位置，靠近1號線平行側墻水鉆取孔，保證與垂直連續墻底部孔相交連通，采用繩鋸分割墻體，如圖11所示。按此工序由上到下依次切割第2～6層連續墻破除，頂板連接處預留接縫工字鋼兩側混凝土采用空壓機破除并清理干凈，焊接止水鋼板，完成第6層地下連續墻切割。最后采用空壓機人工破除第7層墻體，底板連接處預留接縫工字鋼兩側混凝土采用空壓機破除并清理干凈，焊接止水鋼板。

圖11 繩鋸刀線穿孔剖面

3.2.4結構側墻破除

側墻取孔及繩鋸切割立面如圖12所示，首先對側墻第1層進行切割，測量定位側墻接口頂部位置并彈線標識，水鉆沿彈線下部連續取雙排孔，切塊左右兩側水鉆連續取孔，切塊中部水鉆取吊裝孔，底部采用繩鋸切割破除，頂部凹凸不平采用空壓機鑿除。隨后從上至下依次對第2～4層進行切割，根據切塊尺寸測量標識繩鋸刀線穿孔位置，進行水鉆取穿刀孔和吊裝孔，然后繩鋸切割破除。

圖12 側墻取孔及繩鋸切割立面

3.2.5碴體外運

在地下連續墻以及結構墻切割進行同時，由150挖機配合通道蓋板預埋吊鉤通過鋼絲繩將切塊緩慢移出，移出后直接將切塊放置在通道結構板上，5t叉車將切塊挪移至轉料平臺堆碼整齊，再由75t吊車垂直運輸將切塊吊至地面，板車將其運離場地。

4 監控量測及施工效果

4.1 監控量測

既有車站結構墻體破除是換乘通道施工中的重難點控制項目，監控量測是施工過程中的重要環節。監測對象為1號線站廳層，具體監測項目及監測控制標準值如表1所示。當監測值相對穩定時，可適當降低頻率；當監測值出現異常變化時，應加強監測頻率。監測頻率按照表2要求執行。

表1 工程監測項目及控制標準

表2 本工程監測頻率

根據監測結果，地下連續墻破除期間站廳層沉降最大值為0.65mm，側墻破除期間站廳層沉降最大值為0.83mm，沉降值低于控制標準，說明采用水鉆加繩鋸切割破除技術對既有車站站廳層的影響很小。地下連續墻破除期間各測點沉降歷時曲線如圖13所示，結構側墻破除期間各測點沉降歷時曲線如圖14所示。

圖13 地下連續墻破除站廳層測點沉降歷時曲線

圖14 結構側墻破除站廳層測點沉降歷時曲線

4.2 現場施工組織效果

在整個施工過程中，為了避免對既有線運營造成影響，技術人員制定了科學的施工方案，施工人員嚴格按照施工組織設計執行，取得了良好效果。針對通道施工與出入口、風亭基坑處于交叉作業環境下施工這一難題，施工人員以風亭基坑內現有臨時支柱為依托搭建轉料運輸平臺，處于地下空間“高層建筑”中的轉料平臺，解決了換乘通道內建筑用材、墻體切塊等的運送問題，保證了基坑作業與換乘通道作業可以同時推進，大幅減少施工工期，并確保施工安全。采用水鉆加繩鋸切割技術，施工中噪聲、粉塵、振動等均得到嚴格控制，最大程度地減少了對既有車站的影響，但施工人員在狹小的空間破墻，環境較為惡劣。全過程既有線站廳層沉降值在控制值以內，既有車站人流組織有序，無安全事故發生。

5 結語

在南寧市3號線金湖廣場站換乘通道施工中面臨著既有車站運營保護、交叉作業下各項施工安全風險大等難題，采取了水鉆加繩鋸結合的切割工藝破除既有車站墻體，依托風亭基坑內現有支撐體系搭建運料操作平臺，并采取一系列的保護措施，有效降低了施工風險，保證了既有車站的運營安全、乘客安全，保證了交叉作業環境下各項施工的安全同步進行，極大程度縮短了工期，提高施工效率。

不足之處在于采用金剛石繩鋸切割需搭設作業臺架，配置起重吊裝、水平運輸設備，施工成本較高。建議進一步改善機械設備性能，降低施工成本，以取得更好的經濟效益。