既有地鐵車站改造工程軌行區(qū)上方擴建綜合施工技術

杜 勱 杜 緯 馬騰飛 孫 杰

1.中建八局軌道交通建設有限公司 北京 100000

2.正信偉業(yè)工程咨詢管理有限公司第一天津分公司 天津 300000

1 工程概況

2號線積水潭站為島式車站，公共區(qū)站臺寬13m，長118m，2號線積水潭站設有A、B1B2、C、D 4個出入口。19號線一期工程積水潭站與既有2號線積水潭站形成L型單向換乘。其中8A換6B通過長距離寬通道實現(xiàn)，6B換8A通過短線窄通道進行。新線車站與老線車站需要進行換乘，老站受制于修建時間、工藝限制及周邊復雜環(huán)境，無法再向外部空間擴容，需對老線車站站內(nèi)進行改造，2號線積水潭站改造工程共分為四部分，其中2號線積水潭站西側(cè)站廳改造涉及破除2號線西廳南側(cè)側(cè)墻，新建通道接口，在原軌行區(qū)上方新建站廳板，將現(xiàn)有西廳5.6m寬進出樓梯破除，新建3組3m寬樓梯，作為西廳進出站和換乘使用，乘客從新建換乘通道進入新建站廳板，通過步梯進入老線站臺侯車實現(xiàn)換乘功能。新增站廳板位于地鐵上行軌行區(qū)上方，結構與既有站廳板連接。采用鋼骨混凝土結構，結構尺寸為43.9m，寬7.25m，板厚100mm,梁厚400mm,混凝土強度等級為C40，混凝土保護層厚度為15mm。

目前既有2號線處于運營狀態(tài)，軌行區(qū)上方新增樓板施工勢必對既有結構的安全性產(chǎn)生影響，同時車站擴建施工期間也會進一步加大對既有2號線運營影響，保障既有結構的安全和降低新增結構施工對地鐵的運營的影響是本次工程的一個重難點問題[1]。

2 工藝原理

本工法的原理就是先拆除既有結構改造范圍內(nèi)的裝修等設施，露出結構表面，在露出的側(cè)墻結構表面新建板標高處植筋鉆孔安裝第一牛腿。在車站站臺板處設置板下臨時支撐后，進行站臺板開洞，利用既有車站柱作為新建平臺支撐結構，在既有結構鋼柱外設置外包鋼柱，在鋼柱新建板標高焊接第二牛腿，在軌行區(qū)于第一牛腿和第二牛腿上安裝鋼梁，利用施做完成鋼梁施做吊模，吊模材料為鋼板、U型吊桿、H型鋼組成，施作鋼吊模，鋼吊模包括型鋼龍骨和鋼平臺底模，于鋼梁上倒扣安裝多個U 型吊桿，U 型吊桿的下端用鋼墊板連接，型鋼龍骨和鋼平臺底模由下至上依次設置在鋼墊板上；夜間列車停運期間申報計劃進行吊模施工，待吊模施工完成后，全天在軌行區(qū)預制鋼吊模操作平臺綁扎鋼筋、支模、混凝土施工。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 封站客流導行措施

車站位于新街口北大街與德勝門西大街的交叉點處，周邊臨近居民區(qū)、安定醫(yī)院、火箭軍總醫(yī)院、徐悲鴻紀念館、積水潭醫(yī)院、一五七中學、市教育學院西城分院、新華百貨商場等單位及建筑，周邊有40條公交線路。

未來為2號線與19號線換乘車站，車站平日客流總量為8.7萬人次，全天進站量4.5萬人次、出站量4.2萬人次，早晚高峰客流增長明顯。

本站是2號線的中間站，為地下雙層車站，有站廳層、站臺層兩層，分離廳、島式站臺結構，車站共有5個出入口，分別為A口、B1口、B2口、C口、D口。

采取措施如下：

（1）在封站期間設置站外導向標識及站外引導標識牌，設置臨時地面導向標識。（2）在封站期間，在路口處等人流量較多位置處，張貼通告，提前告知乘客積水潭站封站，并安排專人進行引導，有序引向其他交通工具。（3）封站期間在積水潭站各出入口設置專人與站區(qū)人員配合，對周邊乘客進行宣貫及講解。（4）配合運營公司在2號線沿途各站張貼公告，封站期間配合運營公司做好清車作業(yè)及終點站廣播工作。

3.2 站廳層硬質(zhì)隔離封閉

2號線積水潭站改造施工主要主要內(nèi)容為新增站廳板施工涉及鉆孔施工、拆除施工、鋼結構施工、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等施工工序。為保證積水潭站封閉改造安全，列車正常運營，為了防止揚塵和煙塵影響列車正常運營，根據(jù)運營公司要求站內(nèi)施工全封閉硬質(zhì)隔離，符合“防火、防煙、防塵、防水”等相關要求，且列車正常行駛進站過程中產(chǎn)生明顯的活塞風效應，車站內(nèi)的活塞風過大會影響列車運行和站內(nèi)硬質(zhì)隔離的安全性[2]。

硬質(zhì)封閉隔離總長73.36m，寬10.72m，高度2.9～4.3m，站臺樓梯及站臺板施工范圍進行全封閉，在原西端廳樓梯處設置大門，立柱采用150×150mm×5mm鍍鋅方管，500×500×10mm鋼墊板，通過4M12×110mm膨脹螺栓地面連接，立桿間距1m一道，柱間副龍骨采用50×50×3mm鍍鋅方管，間距1m布置。面板采用12mm火克板+2mm鍍鋅鐵皮+12mm火克板三層組合板，硬質(zhì)隔離頂部1.3m范圍內(nèi)鋪設一層三防布，防止既有吊頂煙塵流入硬質(zhì)隔離區(qū)域?；鹂税迮c橫向支撐通過L型扣件進行固定，防火等級A1，耐火時間4h，接縫采用防火泥，站臺板處設置2臺焊煙凈化器。

3.3 軌行區(qū)專項防護措施

3.3.1 軌行區(qū)屏蔽門防護

2號線站內(nèi)改造施工過中，需對軌行區(qū)進行專業(yè)，涉及鉆孔、預埋牛腿安裝、鋼柱安裝、鋼筋綁扎、模板安裝及拆除涉及改造全周期，因軌行區(qū)需報點施工，且施工時間僅在列車停運期間0:00-3:30。為了保證施工期間防止屏蔽門砸傷，施工前安排專人負責安裝屏蔽門防護架，防護架采用50×50×3.0mm方管，架子外包2mm厚度鋼板，防護架長度4m，用防護架套屏蔽門內(nèi)部處采用防撞軟墊包裹。

3.3.2 軌行區(qū)軌道防護

對軌行區(qū)道床、走行軌、接觸軌采用50×50×3mm方鋼管骨架和15厚竹腳板組成的防護棚進行覆蓋，并在上面鋪設兩層5mm陶瓷纖維布。確保軌行區(qū)作業(yè)消防、防砸措施到位。施工中產(chǎn)生廢水，防護棚下設置水桶，對廢水收集，同時備用拖布，施工完成后，對軌行區(qū)進行清理。

3.3.3 屏蔽門絕緣涂層修復措施

施工過程中因屏蔽門防護架安拆過程中造成屏蔽門絕緣層點狀刮傷，對施工范圍內(nèi)屏蔽門絕緣層進行修復。

對破損劃傷的絕緣層進行標記，采用苫布將劃傷區(qū)域與正常區(qū)域分離，噴涂地鐵電子設備透明絕緣防靜電涂料，采用無氣噴涂機噴涂400g/m2。

1、涂刷環(huán)保型防靜電面漆第一遍：刷墻面時應先上后下。先將墻面清掃干凈，再用布將墻粉塵擦凈.環(huán)保型防靜電面漆使用前應攪拌均勻，適當加水稀釋，防止頭遍涂料施涂不開，具體摻水量按生產(chǎn)廠家要求。干燥后復補膩子，待復補膩子干燥后用砂紙磨光，并清掃干凈。

2、涂刷環(huán)保型防靜電面漆第二遍：操作要求同第一遍，使用前要充分攪拌，如不很稠，不宜加水或盡量少加水，以防露底。由于乳膠溱膜干燥較快，應連續(xù)迅速操作，涂刷時從一頭開始，逐漸涂刷向另一頭，要注意上下順刷互相銜接，避免出現(xiàn)干燥后再處理接頭。

3.3.4 施工區(qū)域地面防護

在改造施工期間，為防止材料及設備搬運過程中對既有地磚破損，保證站內(nèi)既有地面完整，滿足地鐵車站防火要求，對地面進行專項防護，防護施工時間同封閉圍擋設施夜間進行施工，地面防護采用1層0.3mm三防布+一層12mm火克板+1層0.3mm三防布。因站內(nèi)改造施工工期緊張，材料堆放、人員施工頻繁造成地面防護表層破損，定期對破損位置修補更換一層表層0.3mm三防布。

3.3.5 站臺板下電纜整理

站臺板更換前提前對站臺板下電纜進行整理，將電纜從托盤托架上方拆除，根據(jù)強弱電進行分類放置，根據(jù)電纜溝的寬度以及電纜的數(shù)量提前制作好防護蓋板，防護蓋板采用木方和竹膠板進行固定。

3.4 拆除既有站臺板及新作支撐墻板

切割機沿剔鑿邊界線對站臺面層及結合層進行切割，注意控制切割深度，然后使用電鎬將大面積裝修面及粘結層震裂，用鋼鏨子拆除站臺板裝飾面層及結合層，同樣不得傷及相鄰結構板；局部細微部分使用鐵錘和鋼釬配合避免破壞非剔除地面或其他設施。

在既有預制站臺板上開洞時，將整幅預制板進行拆除下，新建板塊，板兩端為新增現(xiàn)澆混凝土墻板結構，新增墻厚度200mm，采用地泵進行澆筑。

3.5 外包鋼管柱施工

利用既有車站站臺層31軸-46軸區(qū)域范圍內(nèi)10根立柱施做外包鋼柱，采用電動切割機剔除既有柱子下方站臺板及原有柱子裝修，柱飾面剔除高度為新建站廳板頂標高處，露出梁底及柱表面，柱腳采用12C25植筋，底板開孔φ28孔與柱腳底板穿孔塞焊，植入梁底深度不小于28d。

外包鋼柱受制站內(nèi)環(huán)境，無法成型運輸?shù)秸緝?nèi)，將鋼柱分為三節(jié)，現(xiàn)場拼接連接成整體，采用電葫蘆吊裝，提升點應為現(xiàn)有鋼柱上端的1/3，鋼柱下端應處于鋼絲繩控制的位置。采用兩臺經(jīng)緯儀對鋼柱進行垂直度檢測，然后將鋼梁安裝到位，并在鋼柱與主梁高強螺栓連接后，用經(jīng)緯儀對鋼柱的垂直度和水平度進行檢測。外包鋼柱與原鋼管柱之間采用粉細砂填充。

3.6 結構病害處理

治理范圍為改造工作涉及到與已有結構的全部接觸范圍，主要治理措施如下：第一步清理裝修等面層，露出結構構件表面；第二步清除損傷范圍；第三步在構件接觸面涂刷混凝土界面劑；第四步用灌縫膠修復裂縫；第五步用CGM灌漿料恢復損傷范圍，形成構件正常截面；第六步截面表面涂刷鋼筋阻銹劑；第七步截面表面涂刷混凝土保護液[3]。

3.7 軌行區(qū)側(cè)墻擴底錨栓安裝

在新增站廳板標高處安裝鋼梁牛腿，牛腿采用外伸式端板及8φ20擴底錨栓組成。夜間關閉軌道運行區(qū)后，拆除側(cè)墻裝飾面層和九孔磚，露出側(cè)墻結構面后，搭設簡易腳手架進行鉆孔施工，施工完成后進行二次擴孔，待所有孔位滿足設計圖紙及規(guī)范要求，安裝預制完成錨栓及外擴端板。鉆孔過程中，產(chǎn)生大量廢水，在鉆孔處下方軌道設置接水桶，并在現(xiàn)場布置拖布，吸水紙?zhí)幚砹魅胲壍郎蠌U水。

3.8 軌行區(qū)鋼梁安裝

由于車站西端頭廳新建樓板和樓梯部分需要在軌行區(qū)上方施工，受到列車限界和現(xiàn)場條件的影響，采用鋼骨混凝土結構。新結構與現(xiàn)狀端頭廳結構之間設置變形縫。待外包柱及側(cè)墻牛腿施工完成后，軌行區(qū)上方架設鋼梁,站臺板上方架設樓梯平臺鋼梁,鋼梁與牛腿端板滿焊，且鋼梁端部栓孔與連接板栓釘連接。

3.9 鋼吊模平臺搭設

為了減少新樓板施工對地鐵運營的影響,采用預制鋼吊模工藝。施做前進行軌行區(qū)限界驗算，根據(jù)2號線車輛設備檢修既有參考資料得知列車高度為3510mm，設備限界3660mm，建筑限界3860mm，新建永久結構距離軌頂限界高度值不得小于3900mm，鋼模平臺距軌面高度3866mm，處于建筑限界以上。限界驗算后預制鋼吊模平臺對列車運營無影響。

預制鋼吊模平臺采用HW140型鋼作為主龍骨，根據(jù)吊板的跨度大小主龍骨南北分布，新建鋼板的h型鋼梁采用定制的?32u吊桿吊裝，每個主龍骨上安裝14根吊桿，在主龍骨上鋪設10mm厚鋼板作為施工平臺。

軌行區(qū)上方共計48張鋼模板，對鋼板進行編號處理，安裝時按照鋼板編號依次拼裝即可。確保鋼模不混亂使用，保證鋼平臺無缺漏。

每塊鋼板需事先按照吊桿尺寸鉆孔，在每塊鋼板上焊接吊環(huán)兩處，預先安裝好鋼絲繩拉至頂板吊環(huán)處，方便拆除模板。在鋼板及車站結構相對應的位置打眼用鋼筋制作固定銷，以防止吊桿晃動。

平臺與既有結構密閉性措施：（1）吊模拼縫處理：吊模鋼板拼縫處進行搭接，搭接3cm，搭接縫處進行焊接，螺桿與鋼模穿孔處采用發(fā)泡劑封堵。（2）吊模底部：鋼板拼縫處采用網(wǎng)格纖維雙面膠帶進行封堵。（3）吊模兩側(cè)：鄰近既有側(cè)墻，鋼板拼縫處采用發(fā)泡劑進行嵌縫處理。（4）吊模端頭：梁板處封端采用木模進行封端，臨時鋼平臺端頭出設置豎向擋板，與四周鋼平臺焊接，擋板與平臺通過連接三角鋼板連接。

3.10 站廳板鋼筋綁扎及支模

工人們在澆筑混凝土之前，把梁和板綁在平臺上，在鋼板上涂刷隔離劑。澆筑完成后進行養(yǎng)護，達到設計強度，夜間分段拆除鋼平臺及模板。

3.11 站內(nèi)混凝土澆筑

由于2號線積水潭站無垂直孔洞，泵管無法垂直進入站內(nèi)澆筑作業(yè)面，泵管彎頭布置較多，且混凝土澆筑僅為夜間列車停運期間，項目租賃大功率泵車、特制混凝土水灰比、雇傭經(jīng)驗豐富砼工、租賃雙套泵管。地泵設置在站外，受地形限制打灰過程中仍出現(xiàn)多次堵管，工作面內(nèi)混凝土無法一次澆筑成型，施工過程中清理泵管及二次打灰，現(xiàn)場采用人工搬運混凝土施工。

3.12 鑿除既有樓梯

拆除前仔細勘察現(xiàn)場，并對周圍相鄰結構、列車限界采取搭設圍擋等相應的保護措施。圍擋下半部分采用1.8m的硬質(zhì)圍擋，上半部分加設密目網(wǎng)（包括站廳護欄上），使得施工區(qū)域與運營區(qū)域完全分隔開，以保證站內(nèi)乘客及列車的運營安全。

（1）拆除前以站臺層結構立柱為界，在樓梯的下方及四周搭設滿堂紅腳手架，作為拆除的作業(yè)平臺和樓梯的臨時支撐，搭設方法及要求執(zhí)行腳手架安全操作規(guī)程，并在樓梯下的站臺鋪設墊板，墊層厚度不宜小于50mm。為保證地鐵的正常安全運營，本工程編制專門的腳手架搭設方案，由安全生產(chǎn)部審定，滿足地鐵建筑限界及設備限界要求。（2）拆除時采用先上后下的順序進行，拆除時為確保拆除混凝土碎塊流入軌行區(qū)內(nèi)，在樓梯下方設置托架，逐段拆除樓梯，嚴禁上下同時作業(yè)。拆除的梯段不宜過大，對于結構內(nèi)的鋼筋采用氣割設備將其熔斷。（3）采用水鉆連續(xù)鉆孔切割時，選用孔徑Φ108mm的水鉆進行施工，切割1m的鉆孔數(shù)為10個，孔位偏差不超過3mm。

3.13 新建換乘樓梯

待外擴樓板施工完成后，新建三組樓梯，樓梯一段搭在懸挑梁上時，待軌行區(qū)新增樓板施工完成后施工樓梯。

4 結語

既有車站外擴站廳板施工期間，未發(fā)生一起安全事故和質(zhì)量施工，保證了施工安全和質(zhì)量。采用這種結構形式具有保證既有地鐵線路不間斷安全運營前提下不支設模板，拆改加固量小、施工速度快等特點。