既有地铁车站改造静力切割施工技术

肖桂蓉

成都工业职业技术学院 四川 成都 610213

随着我国城市化进程的加快，在城市的迅猛发展中，地铁以舒适、快捷、便利、环保等优点成为人们重要的出行交通工具，使用人次的迅速增加，对地铁人员疏散和客流转运能力提出更高要求。本文介绍的成都春熙路地铁车站改造，目的主要对既有已运营2、3号线地铁换乘站春熙路站进行客流疏散和转运能力的提升，需对原车站结构进行改造，拆除及新增结构。因改造施工中车站正常运营，因此，在保证施工安全的同时， 也要保证站内设备线路正常运行及车站正常运营，成为改造施工的关键。

1 工程概况

春熙路站位于成都市市中心步行街地带，为地铁2号线和3号线换乘站，2号线和3号线均已投入使用。车站为岛侧T型换乘，2号线换乘3号线时需由2号线站台上楼至两线共用站厅，进入3号线入口通道，再下楼至3号线对应方向站台即可完成换乘。2号线为地下三层一岛站台，3号线为侧式站台，车站总建筑面积为17787㎡，车站设3个通道、1个出入口，2个消防疏散出入口，两组风亭[1]。

（1）3号线改造设计

3号线单扶梯一侧结构负一层、负二层墙体加厚500mm，加厚长度17.6m，并调整风井位置。双扶梯一侧靠近3号线设备层一侧站台板结构加宽，并拆除原人防、新增人防门，缩小风机房面积。拆除站台层与设备夹层之间混凝土隔墙，在设备层一侧新增扶梯孔边承重墙。3号线中板拆除平面布置示意图详见图1。

图1 3号线中板拆除平面布置示意图

（2）2号线改造设计

2号线站厅层（负一层中板）改造，新增11m*1.9m扶梯孔洞，孔边增设圈梁（400*800mm）。原人行步梯位置孔洞封堵，站长室一侧新增垂直梯孔洞2.2*2.05m，将原垂直电梯孔洞扩大为6.0*2.5m改人行步梯，新增风孔2.7*0.83mm，结构开孔孔边梁保留板垂直于梁方向钢筋。站厅层中板扶梯开孔尺寸为11*1.9m，孔边设置400*800mm圈梁，圈梁下方设置4根支撑柱（350*500mm）。2号线负一层中板拆除示意图详见图2。

图2 2号线负一层中板拆除示意图

2 总体施工方案

春熙路站改造施工主要对既有结构拆除，重新施做结构以保证新增扶梯设备的安装及满足疏散通行要求。因车站结构已形成整体受力，为有效减小结构拆除对既有结构的影响，确保结构施工安全，采取绳锯静力切割工艺拆除混凝土；为确保结构拆除间受力的安全转换，结构开孔采取“跳槽法”切割，“隔一切一”的方式进行，同时周边架设临时支撑进行受力转换；为确保过程施工可控，严格进行监控量测等监控措施[2]。

2.1 结构开孔拆除改造施工工艺流程

结构开孔拆除改造中，因需保证期间不影响车站正常运营，因此如何做好人员、设备防护保证施工安全成为改造施工的关键。其工艺流程如图1。

图3 结构开孔拆除改造施工工艺流程图

3 施工方法

3.1 隔离防护施工

由于车站结构空间局限性，开孔周边及正下方往往为人行密集的公共区域或设备区域，因此为保证人员、设备安全，在施工区域靠近公共区域、设备区域，采取全封闭硬隔离防护，防护要求同时满足防火、防水、防撞、防尘、防倾覆或倒塌的标准。

2号线设备区中板开孔下方紧邻车站重要电器设备，因此在紧邻设备侧采取全封闭硬隔离进行防护，以减少施工对周边设备影响。防护由刚性硬隔离+挡水坎（高度30cm）+防水布隔离三部分组成，硬隔离采用轻钢龙骨+3mm厚钢板（双层）做全封闭隔离。龙骨主楞采用10cm方钢 ，主楞间距1.5m；次楞采用5cm方钢，次楞间距1.2m。花纹钢板与轻钢龙骨骨架间采用，铆钉连接。全封闭隔离防护，搭设高度4.65m，搭设长度12m，防护呈“U”型形状搭设。在钢板接缝位置采用玻璃胶、膨胀剂密封，在与顶板、负一层中板位置采用5cm角钢+5cm聚乙烯泡沫做封闭连接。缝隙采用遇水膨胀止水条（胶）进行填充。在绳锯及水钻施工期间，安排专人对相关周边设备室进行巡查、值守。

2号线站台层中板开孔下方正对乘客上下位置及屏蔽门等设备，为保证乘客上下车安全及屏蔽门设备安全，采取棚架支护硬隔离防护。在屏蔽门正上方的轨顶风道打设直径16膨胀螺栓，通过钢板栓接，轨顶风道一侧的支点。靠近E-15、E-16轴位置，竖向采用双拼HW 175x175x7.5/11工字钢作为竖向受力立柱，底部立于站台板（板厚200mm）上方并用M24膨胀螺栓进行固定。防护棚架横向主梁I14工钢间距2m，水平次梁采用工10工字钢间距0.6m。次梁工10工刚悬挑0.5m，总长度9m。采用单立柱“T”型支撑，一端固定于轨顶风道，立柱固定于站台板，构件受力体系形成“三角支撑”。将单独的T型支撑由上部的次梁工10号工字钢，通过钢角板采用高强螺栓连接为整体[3]。在提供安全防护的同时，可满足单根“T”型支撑与防护棚架的的整体稳定性。同时在棚架面层铺设3层防水布，周边做密封处理，防止施工期间用水及粉尘溢出，施工期间安排专人对公共区域及喜欢的第进行巡查、值守。

3.2 临时支撑施工

在混凝土拆除中，由于对既有结构原有受力体系的破坏，易造成原有受力体系失衡，采用临时支撑支护进行结构改造施工受力体系过渡转换（钢支撑应经过受力体系分析和计算）。

临时支撑体系采用双拼122b 工字钢（采用满焊）分节段现场拼装，相邻支撑水平间距为2.5～3.0m，每节钢支撑两端设置连接板（1.5cm Q345）并采用M24高强螺栓连接。临时支撑立于车站结构底板，顶部位于结构中板（中板板厚0.4m）。临时钢支撑节段模量统一设置为：2.0m、1.5m、1.0m的三种规格的标准节，外加0.5m 的调整节。临时钢支撑顶部采用荷载30t的螺旋千斤顶调节（不能使用液压千斤顶）控制结构沉降情况，螺旋千斤顶高度35cm（可调节高度正负10cm）。临时支撑采用节段拼装，标准节可重复、循环、周转使用，增加临时钢支撑的型钢使用率。同时其可大大减小工人的作业强度。经过受力体系分析和计算，满足受力体系转换的安全需求。受力支撑体系的转换，在结构改造施工前充分考虑支撑体系转换施工的措施以及支撑措施。型钢支撑架设前，应提前进行型钢支撑试拼，检查支撑的垂直度和拼装节段之间的缝隙。

3.3 排水挡水坎施工

绳锯切割所产生的施工废水，进行有组织排放。在站台下设置施工废水沉淀池，所有施工废水经沉淀以后，排入车站废水泵房。沉淀池高度不低于30cm，采用24砖墙砌筑，并用防水砂浆抹面。从沉淀池到站内废水泵房采用管道排水，在集水坑端头，设置两道挡水坎，挡水坎高度30cm。绳锯切割期间，沿绳锯切割线周边布置引水帷幕，将绳锯切割废水引排至集水坑。引水帷幕采用防水布或防水板，沿开孔孔边设置，中板与引水帷幕之间采用遇水膨胀止水胶进行密封。同时在施工过程中安排专人巡查，有无废水外流，防止产生的施工废水流入设备区或轨行区，影响地铁正常运营。

3.4 绳锯切割施工

为有效降低噪声、粉尘及震动给运营、设备带来的各种不利影响（如乘客投诉、震动影响设备正常运营），采取绳锯切割施工工艺。

绳锯切割方式为静力切割，相对于传统的结构拆除工艺（风镐破除、机械凿除），主要体现在以下几点：a、无损伤。绳锯切割对原保留结构无冲击，不会产生微细裂缝而影响结构受力和使用寿命。b、低噪音。金刚石工具切割过程中只有磨削钢筋混凝土的声音，电动液压马达运转平稳，整个施工中没有刺耳的声音，产生的音量可以控制在44dBA以内。c、无污染。施工过程中采用水冷却和润滑高速运转的金刚石工具，并将磨削掉的铁屑和混凝土碎屑携带走，产生的冷却水无有害物质，冷却水经现场回收后可以重复利用，并采取封闭体系控制水的飞溅。绳锯切割施工工艺流程。

图4 绳锯切割施工工艺流程图

春熙路站既有线改造切除原有结构站厅层中板、设备层中板，增加11*1.9m扶梯孔5个，均采用绳锯进行静力切割。混凝土块切割完成后大小为300*500*600mm ，单块重量约为 180Kg。 竖向采用2t小型门吊进行吊装，防止切割后的混凝土块下坠。切割采用跳槽法施工，切割顺序沿车站结构纵向依次进行，以便于切割后的混凝土块的搬运。跳槽切割每段切割面积为1.9*3.0m，分三段进行绳锯切割。相邻两道切割孔中间保留1m宽的结构中板，作为中板防沉控制措施。绳锯切割之前采用水钻开孔，孔径10cm作为绳锯切割的穿线孔。在混凝土块上采用水钻开50mm孔作为混凝土块的吊装孔，以便于起重设备对混凝土块的垂直运输。在扶梯孔边布设沉降、震动监测点，做水平位移和竖向沉降及震动监测。

3.5 施工监测

由于改造施工改变既有结构原受力体系，因而监控量测对于施工安全尤为重要。施工前应布置好监测点，原始数据收集全面，在施工过程中全程做好监测和预警。根据既有线施工安全等级（一级），周边环境条件及《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）等规程规范，本工程监测按风险等级一级进行监测，监测主要内容：（1）结构沉降监测；（2）结构水平位移监测；（3）重要构筑物变形监测；（4）当发现结构有裂缝时，需进行裂缝观测；（5）临时支撑内力监测；沉降监测采用精密水准仪和铟钢尺进行观测，包括结构竖向沉降、周边建筑物沉降[4]。在切割前，在结构变形影响范围之外，便于长期保护的稳定位置，埋设水准点，进行水准网布设，首次观测时，适当增加测回数，一般取3～5次的数据作为测点的初始读数。施工监测项目允许值要求见下表：

表1 既有线施工监控量测项目

地铁既有线结构破除或切割的放样及测量原则，以“闭合量测、双向复核”为准则。既有线结构的放样，受制于场地空间的狭小。导线及高程的传递受既有线构筑物、设备设施的影响，导致测量放样困难。同时原有结构的施工误差累计造成的结构尺寸偏差，对结构的拆除产生影响。对此，在地铁车站的站台、站厅层分别建立以结构框架梁、柱为平面轴网的基准测量放样体系。通过转点将地面的测量控制点分别由地铁出口转移至站厅，并由站厅分别竖向转点至站台层。根据地面导线测量控制点，复核地铁站内框架梁柱实际坐标与设计坐标的偏差。建立站内坐标轴网控制体系、高程控制基准点，每次放线完成后站内与站厅贯通双向复核，复核偏差不大于5mm。

4 结论及建议

通过春熙路地铁车站改造施工中使用硬隔离防护、防护棚架、临时支撑、绳锯切割等辅助措施，过程中对关键工序的把控，配合监控量测的施工指导，有效确保了结构施工安全，为地铁的安全运营起到了基础保障作用。

为确保改造施工安全，在过程施工中重点注意以下几个方面：

⑴施工前，必须做好站内管线调查，确保施工前后不能制约管线功能的正常使用。

⑵施工中必须做好人员、设备防护隔离，防护必须满足防火、防水、防撞、防尘、防倾覆或倒塌的标准，以保证人员、设备安全，保证运营设备正常使用。

⑶施工中做好施工用水收拢归置，务必保证用水在控制范围内使用，过程中重点巡视，防止施工用水进入设备、公共等区域，当出现异常时及时停止施工，采取有效措施确保人员、设备安全。

⑷结构拆除时，尽量采用静力切割等方法，以减小对既有结构、设备影响，开孔多采用采取“跳槽法”，避免一次性开孔完成，必要时增加临时刚性支撑，保证结构整体受力体系正常。

⑸必须做好监控量测原始数据采集工作，过程中加强监控量测管理，根据监测数据变化及时反馈并指导现场施工，当变形出现异常时，及时分析原因并制定处理措施，确保施工安全。