地鐵車站垂直電梯井與風(fēng)亭相結(jié)合施工技術(shù)

李慶林

(中鐵十九局集團(tuán)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(zhèn)化進(jìn)程持續(xù)快速推進(jìn)，每年地下空間平均增長速度已超20%[1]。而當(dāng)下城鎮(zhèn)各種地下設(shè)施之間聯(lián)系及通用性不高，不能有機(jī)結(jié)合并形成相互關(guān)聯(lián)的有機(jī)整體，更為嚴(yán)重的是地下設(shè)施的規(guī)劃嚴(yán)重滯后于城市建設(shè)[2－3]。地下空間無障礙電梯作為地鐵車站結(jié)構(gòu)重要組成，其一般與出入口明挖基坑同時開挖、設(shè)置，但很多部位受到場地條件限制，往往需要單獨設(shè)置，具有開挖尺寸較小，作業(yè)空間狹窄、開挖難度大等特點。結(jié)合現(xiàn)有地鐵無障礙設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)配套無障礙設(shè)施設(shè)計要求[4－8]，需擴(kuò)寬思路，將設(shè)施、設(shè)備在空間上相結(jié)合，優(yōu)化空間設(shè)計，提供確實可行的無障礙通道實施方案[9－10]，并保證各結(jié)構(gòu)的使用功能和預(yù)留接口[11－12]符合原設(shè)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(fēng)亭、2個進(jìn)出口(C、D進(jìn)出口)、2個預(yù)留出進(jìn)口(A、B進(jìn)出口)，在設(shè)備外掛房處設(shè)置3個安全出口，在車站中部、大里程端車站東側(cè)各設(shè)置1座臨時豎井。

設(shè)備外掛房及2號風(fēng)井位于拆遷房屋位置，拆遷工作遲遲無法展開，C進(jìn)出口、垂直電梯井位置前期主要作為車站主體、設(shè)備外掛房、D進(jìn)出口開挖及結(jié)構(gòu)施工的臨建場地。車站主要利用1、2號臨時豎井進(jìn)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(jìn)行了加深變更設(shè)計。利用新增的2號臨時豎井完成2號風(fēng)道與主體結(jié)構(gòu)的施工，在2號風(fēng)井位置三層磚混結(jié)構(gòu)未拆遷前可完成2號風(fēng)道的開挖，2號風(fēng)井待拆遷后施作。

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

原設(shè)計垂直電梯井經(jīng)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(cè)，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(hù)參數(shù)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(wǎng)支護(hù)，鋼筋網(wǎng)網(wǎng)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(hù)采用一層?8的網(wǎng)片鋼筋，鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格間距為@200×200 mm。垂直電梯井與2號風(fēng)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(jìn)行施工。其平、縱斷面見圖1、圖2。

圖1 原設(shè)計垂直電梯井平面

圖2 原設(shè)計垂直電梯井剖面

3 方案優(yōu)化分析

3.1 優(yōu)化原因

在2號風(fēng)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(yuǎn)，在工程施工前，委托專業(yè)單位進(jìn)行房屋入戶調(diào)查，存在墻體開裂、結(jié)構(gòu)裂縫、滲水等建筑質(zhì)量問題。建設(shè)單位要求對2號風(fēng)井施工方案進(jìn)行調(diào)整，以避免對老舊房屋安全造成影響。方案調(diào)整后現(xiàn)場采用卡特350挖機(jī)開挖，因巖體較硬，且夜間不能施工，風(fēng)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(jī)械開挖，扣除放假等影響因素，每月進(jìn)尺4 m左右，施工進(jìn)度極為緩慢。

垂直電梯井鄰近2號風(fēng)井，開挖施工不能采取爆破作業(yè)，需機(jī)械鑿除，其鑿除深度約24 m。但由于豎井尺寸小，作業(yè)空間嚴(yán)重不足，無法使用2號風(fēng)井施工設(shè)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(jìn)行優(yōu)化。

3.2 優(yōu)化前提條件

根據(jù)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(fēng)井26 m，在建回遷樓1棟，為高層建筑，距離2號風(fēng)井13 m。對建筑布局進(jìn)行優(yōu)化，具備垂直電梯井優(yōu)化條件。

2號風(fēng)井具備足夠空間，具有垂直電梯井布置空間。

3.3 優(yōu)化方案

(1)方案一:綜合考慮現(xiàn)有地鐵無障礙設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)配套的無障礙設(shè)施設(shè)計要求，將需要設(shè)置的垂直電梯井和風(fēng)亭、風(fēng)井在空間上結(jié)合，優(yōu)化空間布局，同時考慮方案優(yōu)化后各結(jié)構(gòu)的使用功能和預(yù)留接口不偏離原設(shè)計要求。取消新開挖垂直電梯井，垂直電梯井與2號風(fēng)亭綜合考慮，將垂直電梯井與2號風(fēng)井結(jié)合設(shè)置。垂直電梯和2號風(fēng)井通道寬度未發(fā)生變化，對使用功能無影響。二者結(jié)合施工后的工作井開挖尺寸加大，作業(yè)空間增大，開挖難度有較大降低。優(yōu)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(yù)計開挖工期需要6個月左右，工程成本極高、進(jìn)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(jìn)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(fēng)亭相結(jié)合施工技術(shù)，其經(jīng)濟(jì)適用、進(jìn)度快、安全可控。

4 施工技術(shù)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(fēng)井施工至垂直電梯井底部→垂直電梯井結(jié)構(gòu)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(fēng)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(jìn)行下挖。在垂直電梯井通道結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)施工

通道底板采取常規(guī)施工工藝，按施工找平層、防水層、防水板保護(hù)、鋼筋、混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)的先后順序施工。

拱墻采取盤扣支架，盤扣支架參數(shù)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(jié)構(gòu)施工完成且強(qiáng)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(shè)計強(qiáng)度后，方可進(jìn)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(fā)現(xiàn)變形超過預(yù)警值，應(yīng)停止施工，采取措施加固驗收合格后方可恢復(fù)施工。

4.4 垂直電梯井結(jié)構(gòu)施工

垂直電梯井與2號風(fēng)井結(jié)構(gòu)同期施工，采取盤扣支架＋扣件式復(fù)合支架體系。盤扣支架參數(shù)為縱×橫×步＝900×600×1 000 mm，豎向間隔1.0 m設(shè)置鋼管支撐。風(fēng)井側(cè)墻模板采用12 mm厚覆面竹膠板，模板后水平間隔0.4 m設(shè)置100×50 mm豎向方木，豎向間隔500 mm設(shè)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(fēng)井內(nèi)部隔墻混凝土，拉桿間距1.0×0.6 m，間隔設(shè)置。采用12 mm厚覆面竹膠板作為模板，模板后水平密排設(shè)置55 mm厚木板，豎向、縱向間距1.0 m設(shè)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(xiàn)場支架整體高度超過40 m，其安全控制措施如下:

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

(2)支架在使用過程中，應(yīng)安排專職人員進(jìn)行監(jiān)護(hù)，一旦發(fā)現(xiàn)異響、變形等異常情況，應(yīng)立即停止施工，架體上作業(yè)人員嚴(yán)禁逗留，迅速撤離；不滿足安全使用要求的支架經(jīng)整改后仍不能滿足使用要求應(yīng)拆除重新搭設(shè)。

(3)在支架使用期間，架體主節(jié)點處縱橫向水平桿、斜撐、連墻件等嚴(yán)禁拆除。

(4)鋼筋焊接作業(yè)時，應(yīng)按要求填寫動火作業(yè)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(yīng)在周邊設(shè)置圍欄和安全警戒標(biāo)志，現(xiàn)場專人旁站看守，非相關(guān)人員嚴(yán)禁進(jìn)入拆除現(xiàn)場。

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

(7)作業(yè)人員嚴(yán)禁酒后上崗，嚴(yán)禁患有相關(guān)疾病、不適宜登高的作業(yè)人員進(jìn)入現(xiàn)場作業(yè)。

(8)支架拆除時，應(yīng)由頂部至底部有序進(jìn)行，嚴(yán)禁頂、底同時作業(yè)。

5 實施效果分析

(1)采用直電梯井與風(fēng)亭相結(jié)合施工方案，避免了開挖作業(yè)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(xù)作業(yè)。

(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(jié)約了工程造價，滿足建設(shè)單位節(jié)省投資的要求。

(3)采取該方案作業(yè)空間明顯增加，減少了狹窄空間內(nèi)作業(yè)的安全風(fēng)險，且作業(yè)面空間的增加有利于現(xiàn)場施工質(zhì)量控制。

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

采用垂直電梯井與風(fēng)亭相結(jié)合方案施工后，整個施工過程進(jìn)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(zhì)地完成了垂直電梯井及通道的結(jié)構(gòu)施工。在施工期間，各項監(jiān)測數(shù)據(jù)正常。通過垂直電梯井優(yōu)化設(shè)計方案的成功實施，對類似地鐵垂直電梯井設(shè)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