橫琴口岸及綜合交通樞紐工程預(yù)留軌道交通地下空間建造技術(shù)

黃俊，郭淯晟，李奇志，劉維，李華揚(yáng)

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司華南分公司，廣東珠海519000）

1 工程概況

橫琴口岸及綜合交通樞紐開(kāi)發(fā)工程位于廣東省珠海市橫琴新區(qū)環(huán)島東路與港澳大道交匯處東南角，建設(shè)總用地面積34.5 hm2，總建筑面積1.31 ×106m2。規(guī)劃中的澳門輕軌延伸橫琴線大陸段完全處在施橫琴口岸及綜合交通樞紐工程紅線內(nèi)，輕軌北延段緊鄰橫琴口岸項(xiàng)目F2區(qū)，HE2地下車站位于C3區(qū)旅檢大廳下方。

由于橫琴口岸主體工程先行施工，而澳門輕軌延伸橫琴線開(kāi)發(fā)時(shí)序未定，橫琴口岸建設(shè)方?jīng)Q定采用工程施工條件預(yù)留的方式，先施工HE2地下車站的外包圍護(hù)結(jié)構(gòu)。澳門輕軌（見(jiàn)圖1）設(shè)計(jì)方案確定后，再在圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)施工地下車站。

圖1 澳門輕軌總平面圖

根據(jù)規(guī)劃，HE2橫琴口岸地下車站為地下2層，地下車站上方后期將建成口岸東路，車站設(shè)置2個(gè)出入口、2個(gè)疏散口，其中A、B出入口直達(dá)3.5 m標(biāo)高出關(guān)平臺(tái)，可通過(guò)樓扶梯到達(dá)8.5 m標(biāo)高已建成的查驗(yàn)平臺(tái)及12m標(biāo)高入關(guān)平臺(tái)，1個(gè)安全疏散口直達(dá)查驗(yàn)平臺(tái)，1個(gè)疏散口與風(fēng)亭合建。車站設(shè)置2組風(fēng)亭，布置在查驗(yàn)平臺(tái)上方。如圖2所示。

圖2 地下車站剖面示意圖

中國(guó)建筑第二工程局有限公司華南分公司負(fù)責(zé)HE2地下車站的外包圍護(hù)結(jié)構(gòu)及相關(guān)先行施工的內(nèi)容。HE2地下車站的外包圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需充分考慮地下車站的方案設(shè)計(jì)、未來(lái)擬采用的施工方法、預(yù)留施工操作空間、口岸禁限區(qū)的范圍、場(chǎng)地的地質(zhì)條件等因素，為將來(lái)HE2地下車站的施工創(chuàng)造良好條件。

2 工程水文地質(zhì)

場(chǎng)地原始地貌屬于填海軟土區(qū)域，地質(zhì)條件復(fù)雜，場(chǎng)地內(nèi)依次為：沖填土層，厚度約3.8 m；淤泥層，厚度約20.8 m；粉質(zhì)黏土層，厚度約9.7 m；淤泥質(zhì)土層，厚度約1 1.6 m；沙礫層，厚度約36.6 m；全風(fēng)化巖層，厚度約4.2 m；強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層，厚度約5m；中風(fēng)化巖層，厚度約10.2 m。穩(wěn)定水位埋深平均值0.86 m，平均標(biāo)高2.61 m。

3 HE2 地下站外包結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)方案

根據(jù)規(guī)劃，HE2地下車站站臺(tái)寬度為12m，考慮到HE2地下車站后建，需要預(yù)留施工場(chǎng)地，決定將HE2地下車站外包結(jié)構(gòu)外擴(kuò)8m，車站外包結(jié)構(gòu)的尺寸增至21.145 m，渡線處車站外包結(jié)構(gòu)的尺寸為21.645 m，車站主體預(yù)留工程長(zhǎng)度為108m。適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期發(fā)展的彈性需求，車站主體預(yù)留的寬度在現(xiàn)有條件下盡量加寬，因此，HE2地下車站外包結(jié)構(gòu)寬度最終取22.145 m。HE2地下車站后期實(shí)施時(shí)，其站臺(tái)寬度可取不小于12.5 m。

HE2地下車站為地下2層，基坑開(kāi)挖深度約22m，車站施工以明挖法為主，局部蓋挖逆作法及蓋挖順作法，下方明挖暗埋段長(zhǎng)130m，寬23m。考慮到外包結(jié)構(gòu)施工完畢后，外包結(jié)構(gòu)內(nèi)的空間無(wú)法滿足基坑支護(hù)施工機(jī)械需要的操作空間，因此，基坑支護(hù)需先行施工，最后施工東門頭大跨度鋼平臺(tái)，滿足后期基坑開(kāi)挖的凈空與寬度要求。

4 地下外包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工

4.1 基坑支護(hù)形式選定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件及工程經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)范圍內(nèi)地下車站采用蓋挖逆作+明挖順作結(jié)合的方式施工。根據(jù)YB 9258—1997《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》及DB33/T 1096—2014《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》，本車站主體基坑安全等級(jí)為一級(jí)。按廣東地區(qū)常用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型可選用鉆孔樁和地下連續(xù)墻[1]。

考慮到橫琴口岸地下車站（HE2地下車站）地質(zhì)條件較差，流塑狀淤泥層厚、含水量大，為確?；影踩?，主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)和附屬圍護(hù)結(jié)構(gòu)均采用地下連續(xù)墻支護(hù)形式。如圖3所示，主體基坑采用1m厚地下連續(xù)墻，附屬基坑采用0.8 m厚地下連續(xù)墻，采用工字鋼接頭，主體及附屬嵌固深度根據(jù)實(shí)際計(jì)算結(jié)構(gòu)取25m嵌固。

4.2 地連墻施工重難點(diǎn)分析

1）超深地下連續(xù)墻施工過(guò)程中，施工機(jī)械的施工便道需滿足重型液壓抓斗成槽機(jī)、混凝土車、履帶吊的行走要求，確保地面沉降不會(huì)影響周邊管線以及周邊建筑物，故選擇何種結(jié)構(gòu)的重車行走便道是超深地下連續(xù)墻安全、順利施工的重難點(diǎn)。

2）由于項(xiàng)目所在區(qū)域?yàn)橹楹Ｊ袡M琴新區(qū)，緊鄰蓮花大橋及在建建筑物，該區(qū)域?qū)儆谂f改區(qū)域，地表下存在大量管樁等舊基礎(chǔ)，如何保證地連墻的開(kāi)挖正常是項(xiàng)目的重點(diǎn)。

3）由于施工地質(zhì)條件差，上部45m主要為素填土及淤泥、粉質(zhì)黏土，其中淤泥層厚度為9.9 ～19.7 m，淤泥質(zhì)土厚度為2.6 ～12.5 m，下部45～78.3 m為砂層，且周邊環(huán)境復(fù)雜，如何保證地連墻的成槽垂直度是本項(xiàng)目的難點(diǎn)。

4.3 地連墻施工應(yīng)對(duì)措施

4.3.1 提高場(chǎng)地承載力

圖3 預(yù)留工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置圖

地下連續(xù)墻施工選用的機(jī)械對(duì)場(chǎng)地承載力要求較高，所以，要保證作業(yè)面的地基有足夠的強(qiáng)度，根據(jù)該司的施工經(jīng)驗(yàn)確定地基處理方案：導(dǎo)墻施工完成后，在基坑一側(cè)沿地連墻邊線設(shè)置15m寬的施工道路，采用400mm厚鋼筋混凝土路面，內(nèi)部配筋雙層雙向HRB400級(jí)直徑為16mm的鋼筋，間距200mm，混凝土等級(jí)C30。土地連墻施工總平面布置發(fā)圖4所示。

圖4 地連墻施工總平面布置圖

4.3.2 全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)清障

本工程建設(shè)場(chǎng)地在原橫琴通關(guān)口岸區(qū)范圍內(nèi)，經(jīng)前期三軸攪拌樁施工探挖溝槽發(fā)現(xiàn)大量舊基礎(chǔ)地下障礙物，障礙物主要種類包括：CFG樁、舊基礎(chǔ)（地梁、承臺(tái)）、預(yù)制管樁、化糞池等。其中，以CFG樁數(shù)量最多，分布最為密集，對(duì)地連墻施工影響最大。

采用全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)破除，先使用挖機(jī)將障礙物CFG樁或預(yù)制管樁樁頭探明并暴露于場(chǎng)地外表面，以便明確拔樁的位置，明確機(jī)器的安裝位置。套管的對(duì)中安裝采用履帶吊配合安裝鉆機(jī)的液壓裝置、配重、動(dòng)力裝置以及防回轉(zhuǎn)裝置等，并采用履帶吊將第一節(jié)套管（帶有切割頭）安裝在液壓裝置上，同時(shí)，將其余的套管調(diào)運(yùn)到指定位置，便于后續(xù)的接管。開(kāi)動(dòng)機(jī)器進(jìn)行鉆進(jìn)破除，壓入第一節(jié)套管，校核套管的垂直度，若垂直則采用履帶吊配合沖擊錘將樁基擊碎，然后再采用抓斗將套管里的碎石及泥土抓出。安裝第二節(jié)套管重復(fù)上述操作，進(jìn)行鉆進(jìn)破除，清除渣土，直至清除到底。碎渣清除后，采用中粗砂回填孔洞，并用沖擊錘進(jìn)行壓實(shí)。在回填的過(guò)程中逐步拔除套管。

4.3.3 地連墻的成槽垂直度控制

攪拌樁垂直度偏差大，會(huì)影響成槽機(jī)成槽，因此，需嚴(yán)格控制三軸攪拌樁的垂直度。成槽機(jī)在工作過(guò)程中如遇孤石等障礙物，易導(dǎo)致成槽偏位，因此，在施工中如遇到舊樁、孤石等，應(yīng)立即采用全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行清障處理，確保成槽施工的垂直度。在成槽的過(guò)程中，采用成槽機(jī)自帶的垂直裝置進(jìn)行垂直度的實(shí)時(shí)校核，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾正，地連墻成槽完成后，用超聲波進(jìn)行成槽垂直度以及成槽效果檢測(cè)。

5 地上外包結(jié)構(gòu)

5.1 口岸東門頭大跨度平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式比選

為滿足后期橫琴地下站（HE2地下車站）施工，需滿足其凈空及凈寬要求，大跨度室外鋼平臺(tái)平面（見(jiàn)圖5）尺寸為110m，跨度達(dá)28m。根據(jù)常規(guī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，普通混凝土結(jié)構(gòu)梁，當(dāng)跨度大于20m時(shí)，梁的撓度和裂縫寬度較難控制。而大跨度梁的撓度與裂縫寬度、梁截面尺寸及配筋率有較大關(guān)系，要控制梁的撓度以及裂縫寬度，最有效的方法就是加大梁的截面高度，為了滿足下方施工空間，梁的有效截面高度不可能無(wú)限的增加。故本工程的大跨度梁只能采用工字型鋼骨梁。

圖5 鋼平臺(tái)平面示意圖

大跨度工字型鋼骨梁相對(duì)普通的矩形梁有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）在梁高度以及梁最大寬度相同的情況下，因大跨度梁梁高以及跨度較大，工字型鋼對(duì)減少自重效果明顯。

2）相同梁高度下，工字鋼梁腹板寬度與矩形梁的梁寬度相同時(shí)，梁的受彎性能基本上沒(méi)有受影響，梁底第1排、第2排可布置更多的梁底筋，從而增大其抗拉強(qiáng)度。

3）從經(jīng)濟(jì)性和施工工期考慮，此梁的節(jié)點(diǎn)相比其他結(jié)構(gòu)形式構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工速度較快。

5.2 大跨度鋼骨柱、梁平臺(tái)施工重難點(diǎn)

1）澳門輕軌側(cè)鋼梁最重構(gòu)件為205 kN（20.5 t），長(zhǎng)度為28m，構(gòu)件數(shù)量多達(dá)200余個(gè)，如何保證構(gòu)件運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)拼裝的準(zhǔn)確性是本工程的重點(diǎn)。

2）如何保證鋼骨柱地腳螺栓預(yù)埋的準(zhǔn)確性，鋼骨柱吊裝就位過(guò)程中垂直度的準(zhǔn)確控制，鋼骨柱與鋼梁連接的拼裝準(zhǔn)確性是本工程的重點(diǎn)[2]。

3）本工程所有鋼柱均采用分段制作、現(xiàn)場(chǎng)分節(jié)安裝的方式。作為主體結(jié)構(gòu)，鋼柱高空對(duì)接焊接工作量大，且焊接時(shí)易造成結(jié)構(gòu)變形，故控制鋼柱現(xiàn)場(chǎng)焊接變形是本工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

5.3 大跨度鋼骨柱、梁平臺(tái)施工技術(shù)要點(diǎn)

5.3.1 構(gòu)件運(yùn)輸及拼裝的準(zhǔn)確性控制措施

受限于運(yùn)輸條件、塔吊性能等因素，采用“分段運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)拼裝、整體吊裝”的施工方法，如圖6、圖7所示。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定要求及施工經(jīng)驗(yàn)設(shè)置預(yù)拱值，選用“螺栓臨時(shí)連接、結(jié)構(gòu)全焊接”節(jié)點(diǎn)，在堆場(chǎng)區(qū)域?qū)Ψ侄瘟哼M(jìn)行拼裝，通過(guò)全站儀進(jìn)行精細(xì)校正，有效保證大跨度鋼梁的拼裝與安裝精度[3]。

圖6 鋼梁拼裝示意圖

圖7 鋼梁、鋼柱吊裝示意

5.3.2 鋼骨梁螺栓固定的控制措施

鋼骨柱與鋼梁連接處采用臨時(shí)螺栓固定，其螺栓個(gè)數(shù)為接頭螺栓總數(shù)的1/3以上，且每個(gè)接頭不少于2個(gè)，沖釘穿入數(shù)量不宜多于臨時(shí)螺栓的30%。組裝時(shí)先用沖釘對(duì)準(zhǔn)孔位，在適當(dāng)位置插入臨時(shí)螺栓，用扳手?jǐn)Q緊，如圖8所示。安裝時(shí)高強(qiáng)螺栓應(yīng)自由穿入孔內(nèi)，不得強(qiáng)行敲打。扭剪型高強(qiáng)螺栓的墊圈安在螺母一側(cè)，墊圈孔有倒角的一側(cè)應(yīng)和螺母接觸，不得裝反。螺栓穿入方向宜一致，穿入高強(qiáng)螺栓并用扳手緊固后，再卸下臨時(shí)螺栓，以高強(qiáng)螺栓替換。不得在雨天安裝高強(qiáng)螺栓，且摩擦面應(yīng)處于干燥狀態(tài)。高強(qiáng)螺栓錨固大樣如圖9所示。

圖8 按對(duì)稱順序，由中央向四周擰高強(qiáng)度螺栓

圖9 高強(qiáng)螺栓錨固大樣

5.3.3 鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制措施

實(shí)施分段多層多道焊，每焊完一道后應(yīng)及時(shí)清理焊渣及表面飛濺物，發(fā)現(xiàn)影響焊接質(zhì)量的缺陷時(shí)，應(yīng)清除后再焊。連續(xù)焊接時(shí)應(yīng)控制焊區(qū)母材溫度，使層間溫度上、下限符合工藝條件要求。遇有中斷焊接作業(yè)的特殊情況，應(yīng)采取保溫措施，再次焊接時(shí)，應(yīng)重新預(yù)熱且應(yīng)高于初始預(yù)熱溫度。焊接時(shí)嚴(yán)禁在焊縫以外的母材上打火引弧。焊道的起收弧處及焊道的接頭處是容易產(chǎn)生缺陷的地方，施焊應(yīng)將其作為重點(diǎn)處理。焊后應(yīng)認(rèn)真清除焊縫表面飛濺、焊渣，焊縫不得有咬邊、氣孔、裂紋、焊瘤等缺陷，不得因切割連接板、刨除墊板等工作而傷及母材，連接板、引入板、引出板刨除后的表面應(yīng)光滑平整。

6 結(jié)語(yǔ)

本文以橫琴口岸及綜合交通樞紐開(kāi)發(fā)工程中澳門輕軌HE2橫琴地下車站為例，介紹了地下空間預(yù)留中遠(yuǎn)期車站與正在進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工的口岸主體的施工技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，提出了地下連續(xù)墻施工技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)，大跨度鋼骨柱、梁的吊裝方法，為今后類似項(xiàng)目提供參考。