地鐵車(chē)站臨時(shí)蓋板下鋼管混凝土柱施工技術(shù)

周震均，何建峰，陳 強(qiáng)

(中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410004)

引言

近年來(lái)，我國(guó)軌道交通加速建設(shè)，地下空間越來(lái)越緊張，軌道交通與市政工程或民建工程逐漸成為新趨勢(shì)。武漢市地鐵7 號(hào)線徐家棚站綜合交通樞紐的建成在世界上首創(chuàng)了公路隧道和地鐵車(chē)站“公鐵合建”模式，高效整合了公路隧道和地鐵車(chē)站兩種結(jié)構(gòu)，踐行集約發(fā)展路線，實(shí)現(xiàn)了共享共建的先進(jìn)理念。我國(guó)著名的地鐵車(chē)站與公路隧道合建主要有武漢市地鐵7號(hào)線徐家棚站綜合交通樞紐，廣州市地鐵22 號(hào)線陳頭崗站與高速公路快線合建，成都市地鐵3 號(hào)線體育館站、5 號(hào)線青羊?qū)m站、7 號(hào)線清江路口站與下穿隧道合建，南京市地鐵1 號(hào)線萬(wàn)象城站、吉祥庵站與市政隧道合建，南京市地鐵4 號(hào)線草場(chǎng)門(mén)站與市政隧道合建，寧波地鐵5 號(hào)線錢(qián)湖南路站與市政下穿速到合建。

大量地鐵車(chē)站與公路隧道合建的成功修建積累了相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)及計(jì)算、評(píng)估理論。國(guó)內(nèi)，葉至盛、楊鳳梅通過(guò)下穿隧道與地鐵車(chē)站設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析研究，總結(jié)出市政下穿隧道與地鐵車(chē)站合建設(shè)計(jì)方法及其各種優(yōu)點(diǎn)，論述了地鐵車(chē)站與公路隧道合建的結(jié)構(gòu)處理方式以及隧道與地鐵合建段的設(shè)計(jì)要點(diǎn)[1]；魏重麗通過(guò)對(duì)武漢地鐵徐家棚換乘站設(shè)計(jì)方案研究介紹了地鐵車(chē)站與公路隧道共建同期設(shè)計(jì)、同期實(shí)施的方案，高效整合了公路隧道和地鐵車(chē)站兩種結(jié)構(gòu)；劉輝通過(guò)地鐵車(chē)站與市政下穿隧道合建設(shè)計(jì)要點(diǎn)淺談，闡述了軌道交通設(shè)計(jì)中，地鐵車(chē)站與市政下穿隧道合建的主要設(shè)計(jì)思路、車(chē)站依據(jù)的主要設(shè)計(jì)原則、車(chē)站的結(jié)構(gòu)類(lèi)型、空間關(guān)系以及二者之間結(jié)構(gòu)的處理方式，總結(jié)了地鐵車(chē)站與下穿隧道合建設(shè)計(jì)要點(diǎn)；張鋒發(fā)表的《地下車(chē)站與市政下穿隧道合建的設(shè)計(jì)分析》，通過(guò)對(duì)寧波地鐵5 號(hào)線錢(qián)湖南路站與規(guī)劃鄞縣大道過(guò)錢(qián)湖南路的下穿隧道合建的設(shè)計(jì)做詳細(xì)的分析，采用下穿隧道與車(chē)站主體“上下平行重疊”，隧道底板與車(chē)站頂板“共板”，車(chē)站與隧道同寬，側(cè)墻“上下對(duì)齊”，兩個(gè)工程同步設(shè)計(jì)、同步建設(shè)的合建方法，證明隧道與車(chē)站合建是可行的。

在市政隧道與地鐵車(chē)站共建時(shí)，由于地鐵車(chē)站在豎向方向受力不連續(xù)需二次應(yīng)力轉(zhuǎn)換，需補(bǔ)強(qiáng)地鐵車(chē)站在豎向方向的受力。即在地鐵車(chē)站“公鐵合建”時(shí)，傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)柱無(wú)法滿足受力要求，需設(shè)置鋼管混凝土柱，而鋼管混凝土柱在半蓋挖地鐵車(chē)站的吊裝困難?！肮F合建”模式下，地鐵車(chē)站臨時(shí)蓋板下鋼管混凝土柱施工工藝通過(guò)在蓋板上開(kāi)孔分節(jié)吊裝技術(shù)，可優(yōu)化吊裝設(shè)備的選型，吊裝設(shè)備占用地面空間減小，能夠有效的節(jié)約吊裝空間、并且能夠有效規(guī)避鋼支撐連系梁對(duì)吊裝的影響，降低吊裝安全風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)地鐵車(chē)站臨時(shí)蓋板下鋼管混凝土柱的吊裝技術(shù)的應(yīng)用施工更為簡(jiǎn)單快捷[2]，可快速完成蓋板下鋼管混凝土柱的吊裝，并能有效的減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。

1 工程概況

長(zhǎng)沙市軌道交通6 號(hào)線六溝垅站位于長(zhǎng)沙市岳麓區(qū)，車(chē)站位于桐梓坡路與銀盆南路交叉路口，為地下三層兩跨明挖車(chē)站，車(chē)站外包總長(zhǎng)289.6 m，標(biāo)準(zhǔn)段外包總寬26.0 m，底板埋深25.921 m。車(chē)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式結(jié)構(gòu)，換乘節(jié)點(diǎn)以東主體結(jié)構(gòu)采用明挖順作業(yè)法，換乘節(jié)點(diǎn)以西主體結(jié)構(gòu)采用半蓋挖順作業(yè)法，換乘節(jié)點(diǎn)西側(cè)半蓋挖順作業(yè)法段設(shè)計(jì)有12 根永久性鋼管柱。負(fù)三層為地鐵車(chē)站站臺(tái)層、負(fù)二層為站廳層、地鐵車(chē)站負(fù)一層為地鐵車(chē)站與湘雅路過(guò)江隧道合建段。

結(jié)合周邊環(huán)境，六溝垅站換乘節(jié)點(diǎn)以西為地面交通運(yùn)行繁忙的半蓋挖地下車(chē)站，受周邊環(huán)境影響，無(wú)法采用大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行鋼管柱吊裝。因此考慮在鋼管柱對(duì)應(yīng)豎向位置的蓋板上采用水鉆開(kāi)設(shè)吊裝孔，利用吊裝孔采用兩根鋼絲繩穿過(guò)蓋板運(yùn)用兩臺(tái)小型吊裝設(shè)備進(jìn)行平移吊裝至設(shè)計(jì)位置。

2 施工工藝

施工流程：鋼管混凝土柱分節(jié)加工→測(cè)量定位→蓋板上吊裝孔布置→承臺(tái)施工→鋼管混凝土柱吊裝及混凝土填充。

2.1 鋼管柱分節(jié)加工

鋼管混凝土柱根據(jù)地鐵車(chē)站層高分節(jié)進(jìn)行加工，分段長(zhǎng)度需高出每層結(jié)構(gòu)板500 mm 的原則，便于鋼管混凝土柱每節(jié)之間的焊接。

2.1.1 鋼管混凝土柱分節(jié)加工

鋼管混凝土柱中各桿件的間隙，特別是綴件與管段連接處的間隙按鈑金展開(kāi)圖進(jìn)行放樣[3]。鋼管混凝土柱環(huán)狀鋼板的焊接、剛牛腿翼緣和腹板的連接采用等強(qiáng)度對(duì)接坡口全熔透一級(jí)焊縫，加勁處鋼管的焊接凸面焊縫[4]。焊接時(shí)，根據(jù)間隙大小選用合適的焊條直徑。管段與綴件焊接時(shí)，焊接次序考慮焊接變形的影響。

2.1.2 防銹處理

鋼管混凝土柱需按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行防銹處理，噴砂除銹等級(jí)為Sa2.5 級(jí)，表面粗糙度為30～70 um。噴砂除銹后施做881-X 環(huán)氧富鋅50 um 厚和881－H03環(huán)氧厚漿漆300 um 各1 道，涂防銹漆在工廠完成。

2.2 測(cè)量定位

利用全站儀將鋼管混凝土柱在臨時(shí)蓋板及設(shè)計(jì)位置定位角點(diǎn)及軸線，撒白灰線示之，并通知項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人進(jìn)行驗(yàn)線。

2.3 蓋板上吊裝孔的布置

采用規(guī)格為Φ108 水鉆在鋼管混凝土柱對(duì)應(yīng)位置蓋板上進(jìn)行開(kāi)孔，開(kāi)孔位置需避開(kāi)蓋板梁，在蓋板梁兩側(cè)根據(jù)鋼管柱中心線對(duì)撐開(kāi)設(shè)兩個(gè)吊裝孔。

2.4 承臺(tái)施工

2.4.1 鋼管混凝土柱承臺(tái)基礎(chǔ)開(kāi)挖

鋼管混凝土柱承臺(tái)高度均為2.5 m，基坑數(shù)量多，開(kāi)挖方量較大。根據(jù)鋼管混凝土柱承臺(tái)尺寸及基礎(chǔ)埋深確定，采用一臺(tái)反鏟式挖掘機(jī)進(jìn)行基坑開(kāi)挖，并架設(shè)一臺(tái)AP-228 型水準(zhǔn)儀進(jìn)行基底標(biāo)高控制。

2.4.2 墊層澆筑、防水施工

基礎(chǔ)土方開(kāi)挖完成后，進(jìn)行墊層砼澆筑，初凝后進(jìn)行壓光處理，墊層厚度15 cm，強(qiáng)度為C20 普通混凝土。墊層澆筑完成后進(jìn)行承臺(tái)基礎(chǔ)防水施工，防水施工同車(chē)站主體防水施工工藝。

2.4.3 鋼筋綁扎及定位器安裝

為便于鋼管柱的定位安裝，鋼筋綁扎過(guò)程中在承臺(tái)面筋部位預(yù)埋1 塊20 mm 厚鋼板（定位器），規(guī)格為1 200×1 200 mm，鋼板塞焊錨筋錨入承臺(tái)基礎(chǔ)，錨筋采用C28 鋼筋。

2.4.4 鋼管混凝土柱承臺(tái)澆筑

在鋼管混凝土柱承臺(tái)基礎(chǔ)鋼筋綁扎好之后進(jìn)行混凝土澆筑，鋼管混凝土柱承臺(tái)砼采用商品砼[5]，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，砼在振搗過(guò)程中要充分，快插慢拔，均勻振搗，避免過(guò)振。同時(shí)在承臺(tái)砼澆筑時(shí)考慮在內(nèi)部預(yù)埋水管或投毛石以進(jìn)行內(nèi)部降溫，保證混凝土澆筑質(zhì)量。

2.5 鋼管混凝土柱吊裝及混凝土填充

2.5.1 蓋板下鋼管混凝土吊裝

地鐵車(chē)站明挖側(cè)采用55 t 履帶吊將鋼管柱吊至基坑底，再利用地鐵車(chē)站半蓋挖側(cè)的蓋板上的55 t 履帶吊在蓋板開(kāi)孔位置穿鋼絲繩進(jìn)行鋼管柱的平移，鋼管柱吊至設(shè)計(jì)位置后，重新穿繩利用地鐵車(chē)站半蓋挖側(cè)的蓋板上的55 t 履帶吊垂直吊至設(shè)計(jì)位置進(jìn)行安裝。

2.5.2 鋼管混凝土柱吊裝順序

吊裝順序依次為底部節(jié)鋼管混凝土柱吊裝→底板/ 梁混凝土澆筑→底部節(jié)鋼管混凝土柱混凝土填充→中間節(jié)鋼管混凝土柱吊裝（焊接）→中板/ 梁混凝土澆筑→中間節(jié)鋼管混凝土柱混凝土填充→頂部節(jié)鋼管混凝土柱吊裝（焊接）→中板/梁混凝土澆筑→頂部節(jié)鋼管混凝土柱混凝土填充。

2.5.2.1 底部節(jié)鋼管混凝土柱吊裝

a.利用鋼管混凝土柱承臺(tái)施工時(shí)預(yù)埋的鋼管混凝土柱定位器，待鋼管混凝土柱承臺(tái)達(dá)到強(qiáng)度后安裝底部節(jié)鋼管混凝土柱，底部鋼管混凝土柱高出底板上翻梁500 mm 以方便鋼管混凝土柱的拼接。

b.底部節(jié)鋼管混凝土柱安裝完成后采用導(dǎo)管法進(jìn)行混凝土填充，填充混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C60 自密實(shí)混凝土（摻適量膨脹劑），水中14 d 養(yǎng)護(hù)限制膨脹率(1.5～2)X10。鋼管柱內(nèi)插入上端裝有混凝土料斗的鋼制導(dǎo)管，自下而上邊退邊完成管內(nèi)混凝土澆筑，澆筑前，導(dǎo)管下口離矩形鋼管底部的距離不宜小于300 mm，導(dǎo)管在柱內(nèi)水平隔板澆筑孔的側(cè)距不宜小于50 mm，以便于插入振搗棒。

2.5.2.2 中間節(jié)鋼管混凝土柱吊裝

a.底部節(jié)鋼管混凝土柱安裝完成后進(jìn)行結(jié)構(gòu)底板施工，結(jié)構(gòu)底板澆筑完成后搭設(shè)操作架（U 型）進(jìn)行中間節(jié)鋼管混凝土柱安裝，中間節(jié)鋼管混凝土柱高出中二板縱梁500 mm 以方便鋼管混凝土柱的拼接。

b.中間節(jié)鋼管混凝土柱安裝完成后進(jìn)行混凝土填充，填充混凝土強(qiáng)度等級(jí)及澆筑方式同底部節(jié)鋼管混凝土柱。

2.5.2.3 頂部節(jié)鋼管混凝土柱吊裝

中間節(jié)鋼管混凝土柱安裝完成后進(jìn)行結(jié)構(gòu)中二板施工，結(jié)構(gòu)中二板澆筑完成后搭設(shè)操作架（U 型）進(jìn)行頂部節(jié)鋼管混凝土柱安裝，頂部節(jié)鋼管混凝土柱平中一板縱梁底部。

2.5.2.4 鋼管混凝土柱拼接

每節(jié)鋼管混凝土柱采用焊接方式進(jìn)行接長(zhǎng)，焊接方式采用等強(qiáng)度對(duì)接坡口全溶透一級(jí)焊縫。

鋼管混凝土柱組裝允許偏差：縱向彎曲允許值f≤10 mm，橢圓度f(wàn)/d≤3/1 000，管端不平。

2.5.3 鋼管混凝土柱在結(jié)構(gòu)板/梁處的細(xì)部大樣

為補(bǔ)充鋼管混凝土柱與結(jié)構(gòu)板/梁的結(jié)構(gòu)受力，鋼管混凝土柱在結(jié)構(gòu)板/梁處設(shè)置環(huán)板、豎向肋板、加勁條、栓釘?shù)燃?xì)部構(gòu)件，以確保鋼管混凝土柱與結(jié)構(gòu)板/梁充分錨固。結(jié)構(gòu)板/梁主筋與鋼管混凝土柱環(huán)板焊接，并在節(jié)點(diǎn)處設(shè)置環(huán)向箍筋，在頂部節(jié)設(shè)置長(zhǎng)度為3.4 m 的鋼筋籠對(duì)鋼管混凝土柱進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。大樣見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 鋼管混凝土柱在底板/梁節(jié)點(diǎn)大樣圖

圖2 鋼管混凝土柱在中板/梁節(jié)點(diǎn)大樣圖

3 結(jié)論

長(zhǎng)沙市6 號(hào)線六溝垅站地鐵車(chē)站臨時(shí)蓋板下鋼管混凝土柱施工工藝很好解決在市政隧道與地鐵車(chē)站共建時(shí)，由于地鐵車(chē)站在豎向方向受力不連續(xù)，從而設(shè)置鋼管混凝土柱，在蓋板下進(jìn)行鋼管混凝土柱吊裝問(wèn)題，有效的節(jié)約了工期，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)，減少了對(duì)周邊地面交通及周邊環(huán)境的影響，節(jié)約吊裝空間，降低吊裝安全風(fēng)險(xiǎn)，施工質(zhì)量良好。