“先隧后站”區(qū)間與車站接口環(huán)梁施工技術(shù)

孫曉榮

(中鐵十四局集團第五工程有限公司，山東 濟寧 272100)

1 工程概況

一般地鐵車站作為盾構(gòu)始發(fā)井或接收井位置，施工時與車站主體結(jié)構(gòu)統(tǒng)籌考慮方案，以減少施工投入。盾構(gòu)機始發(fā)后具備負(fù)環(huán)管片及零號管片拆除條件后及盾構(gòu)機出接收井后，根據(jù)管片所需預(yù)留長度，拆除多余管片，進行后澆環(huán)梁施工。

地鐵重慶西站是重慶西站配套建設(shè)的綜合交通樞紐工程的一部分，位于重慶西火車站綜合交通樞紐站前廣場地下三層。原樞紐工程計劃與鐵路重慶西站建成后同時啟用，但施工時受站址區(qū)域及周邊道路、廠房遷改影響，樞紐工程被迫分成兩期進行施工，在一期結(jié)束時，盾構(gòu)區(qū)間也已完成，形成了“先隧后站”的施工局面[1]。

地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道為四線設(shè)計，分別為五號線和環(huán)線的上、下行線，其結(jié)構(gòu)均采用內(nèi)徑5.9 m、外徑6.6 m、厚度為0.35 m的鋼筋混凝土管片襯砌，管片長1.5 m，每環(huán)設(shè)置6塊，除5號線右線與車站內(nèi)襯墻垂直相接外，其余三條線均與端墻形成6～12°不等的交角，與內(nèi)襯墻斜交。線路與內(nèi)襯墻的位置關(guān)系如圖1所示。

圖1 管片與內(nèi)襯墻相對位置(單位：mm)

由于車站明挖施工在盾構(gòu)區(qū)間完成后才實施，開挖后經(jīng)實測，接口位置或位于內(nèi)襯墻內(nèi)，或因斜交角度大超出內(nèi)襯墻，均不符合原設(shè)計的接口型式(如圖2)要求。

圖2 環(huán)梁接口設(shè)計(單位：mm)

2 地質(zhì)情況

區(qū)間盾構(gòu)管片頂部埋深最小約15.5 m，車站開挖深度最大約23.5 m。場地基巖以厚層砂質(zhì)泥巖為主，夾中厚層砂巖，上層基巖屬強風(fēng)化帶，厚度在1.0～2.5 m之間，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體破碎，開挖較容易；隨著開挖深度的加深，底部則以灰色砂巖為主，強度較高，經(jīng)測在40 MPa以上，普通鑿?fù)诜绞捷^困難，因緊臨重慶西火車站及廣場，無法采用常規(guī)爆破手段，只能采用潛孔鉆打孔，輔以膨脹炸藥和大型鉤機進行巖體破碎開挖，施工進度緩慢。

3 環(huán)梁方案確定

為進行環(huán)梁施工，按設(shè)計要求需拆除超出內(nèi)襯墻的管片，并將管片四周圍巖外擴至管片外緣310 mm達到設(shè)計要求的環(huán)梁總厚度位置。但該方案存在管片拆除后巖體無臨時支護、在外擴洞圈鑿除巖體時圍巖坍塌的安全風(fēng)險；另外，由于管片深度范圍內(nèi)圍巖強度較高，在外擴洞圈時無法采用大型機械，采用人工鑿除效率低，施工周期長。鑒于以上因素，決定采用將外露管片預(yù)留200 mm長伸入內(nèi)襯墻，其余使用線切割鋸切除，環(huán)梁與內(nèi)襯墻一體現(xiàn)澆的施工方案，如圖3所示。

圖3 環(huán)梁后澆施工(單位：mm) 圖4 環(huán)梁切割內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu) 圖5 環(huán)梁后澆設(shè)計(單位：mm)

該方案有以下優(yōu)點：一是無須進行圍巖鑿除，保護既有管片與巖體周邊已完成盾構(gòu)區(qū)間的整體性和原止水效果；二是切除施工用時較短，可縮減施工工期；三是環(huán)梁與內(nèi)襯墻一起澆筑，兩者成為一體，結(jié)構(gòu)更合理；四是現(xiàn)澆施工減少了1道環(huán)梁與內(nèi)襯墻間的施工縫，滲漏水風(fēng)險減小，提高了接口位置的防水效果。雖然管片切除后，原管片連接孔被切除或因切割削弱，連接螺栓無法使用，但通過在管片周邊增設(shè)拉接鋼筋的技術(shù)措施，依然可以提高環(huán)梁與管片間整體性。

4 方案實施關(guān)鍵技術(shù)

4.1 管片切割施工

4.1.1 管片周邊巖體的破除

車站明挖施工時，為防止損傷既有管片，在距離車站與區(qū)間分界線5 m及兩側(cè)3 m范圍位置處進行管片周邊巖體開挖施工過程中，破碎錘采用小沖擊進行圍巖破碎，逐步將管片剝離出來，再采用潛孔鉆機打孔，破碎錘破碎或鷹嘴鉤機破碎的方式進行外圍巖體的破除；對管片周邊及底部機械設(shè)備無法使用的部位，由人工使用風(fēng)鎬等小型設(shè)備進行鑿除，最終使管片周邊巖體完全剝離。

4.1.2 定點劃線

由于盾構(gòu)區(qū)間與車站內(nèi)襯墻多為斜交，各洞口管片環(huán)向需切割長度各不相同，為此，在管片環(huán)向按照8等分整環(huán)確定8個點并串聯(lián)劃線，作為后續(xù)管片切割時的控制校準(zhǔn)線，保證切割過程的可控。

4.1.3 平臺搭設(shè)

在管片內(nèi)和管片外底面搭設(shè)施工用腳手架，一方面用于施工操作用平臺，安裝切割設(shè)備和吊裝管片使用；另一方面作為管片切斷后的臨時支撐，防止管片墜落傷人，同時避免管片切割時造成縫隙變小使線鋸夾緊，損傷切割設(shè)備。

搭設(shè)的操作平臺兩側(cè)應(yīng)各超出切割長度1.5 m，保證操作人員安全。管片內(nèi)的立桿高度應(yīng)與管片的弧度相適應(yīng)，并且保證安設(shè)的頂托滿足規(guī)范外露長度使用要求。環(huán)梁切割內(nèi)部支撐架如圖4所示。

4.1.4 線鋸布設(shè)與切割

切割由上至下進行，先使用取芯機在管片最上面的分割點上打孔，穿入線鋸，并將線鋸分向兩側(cè)與施畫的切割線保持投影重合，安裝固定轉(zhuǎn)向機構(gòu)，使線鋸閉環(huán)后進行試運轉(zhuǎn)，經(jīng)對頂托支撐點、周邊的安全防護措施檢查確認(rèn)無誤后即進行正式切割。

4.1.5 管片吊離

管片切割前使用鋼管支架頂托支撐在管片內(nèi)環(huán)面上，為便于切除后吊裝，在管片中心處使用取芯機鉆一個孔，用于吊裝時使用。每片管片切斷后，先將鋼絲繩穿入吊裝孔固定后再將管片縱、橫向連接螺栓解除，之后緩慢將已切斷管片吊離切割區(qū)域。依次反復(fù)，直至所有管片切割吊離完成。

4.2 環(huán)梁施工

4.2.1 植筋

為加強環(huán)梁與管片連接整體性，采用R-801改性環(huán)氧植筋膠錨固形式，在每環(huán)管片三等分點上，等間距設(shè)置兩根直徑14 mm的螺紋鋼筋，植入深度150 mm，錨入環(huán)梁及內(nèi)襯墻內(nèi)300 mm。植筋完成72 h后，經(jīng)拉拔檢驗其錨固力均大于64 kN，植筋的抗拉力滿足規(guī)范要求。環(huán)梁植筋錨固如圖5所示。

4.2.2 環(huán)梁施工

環(huán)梁采用加工的定型鋼模板，其外徑根據(jù)現(xiàn)場實際測量管片內(nèi)徑后加工，每個洞口不同，以保證與洞口吻合。內(nèi)襯墻施工時，先行支立環(huán)梁洞口模板，調(diào)整緊固后在管片端部安設(shè)兩條20 mm×10 mm遇水膨脹止水條，間距200 mm;然后再進行環(huán)梁鋼筋與內(nèi)襯墻鋼筋綁扎與端墻模板的支立和加固；在進行混凝土澆筑施工時，特別注意加強環(huán)梁四周振搗，確保環(huán)梁與管片連接部位混凝土密實，保證其施工質(zhì)量及防水效果。

5 結(jié)束語

采用切除后與內(nèi)襯墻同時現(xiàn)澆法施工環(huán)梁，施工后接口位置未發(fā)生明顯的滲漏水，從施工完成到軌道開通后一年多的時間里，特別是經(jīng)歷了重慶的雨季和汛期，環(huán)梁接口處未發(fā)生滲漏水，其施工質(zhì)量達到了采取的技術(shù)保證措施所要達到的效果。

采用切除后與內(nèi)襯墻同時現(xiàn)澆法施工環(huán)梁與開挖后再施工環(huán)梁相比，其安全性提高，施工時間縮短，且環(huán)梁與內(nèi)襯墻由常規(guī)的分階段施工改為整體澆筑，與管片連接位置施工縫減少，加之通過預(yù)埋錨筋及增設(shè)止水條的方式，極大地減小了后澆環(huán)梁存在的內(nèi)襯墻與管片接口滲漏風(fēng)險點多的弊病，提高了環(huán)梁施工整體質(zhì)量，這也為類似“先隧后站“項目環(huán)梁施工提供了借鑒與技術(shù)參考。