地铁车站垂直电梯井与风亭相结合施工技术

李庆林

(中铁十九局集团第五工程有限公司 辽宁大连 116000)

1 引言

近年来，随着我国城镇化进程持续快速推进，每年地下空间平均增长速度已超20%[1]。而当下城镇各种地下设施之间联系及通用性不高，不能有机结合并形成相互关联的有机整体，更为严重的是地下设施的规划严重滞后于城市建设[2－3]。地下空间无障碍电梯作为地铁车站结构重要组成，其一般与出入口明挖基坑同时开挖、设置，但很多部位受到场地条件限制，往往需要单独设置，具有开挖尺寸较小，作业空间狭窄、开挖难度大等特点。结合现有地铁无障碍设计技术标准及相关配套无障碍设施设计要求[4－8]，需扩宽思路，将设施、设备在空间上相结合，优化空间设计，提供确实可行的无障碍通道实施方案[9－10]，并保证各结构的使用功能和预留接口[11－12]符合原设计要求。

2 工程概况

北岭站全长182.75 m，采用拱盖法施工，附属有2座风亭、2个进出口(C、D进出口)、2个预留出进口(A、B进出口)，在设备外挂房处设置3个安全出口，在车站中部、大里程端车站东侧各设置1座临时竖井。

设备外挂房及2号风井位于拆迁房屋位置，拆迁工作迟迟无法展开，C进出口、垂直电梯井位置前期主要作为车站主体、设备外挂房、D进出口开挖及结构施工的临建场地。车站主要利用1、2号临时竖井进行施工，1号临时竖井前期直至车站拱部，后期为开挖车站下部进行了加深变更设计。利用新增的2号临时竖井完成2号风道与主体结构的施工，在2号风井位置三层砖混结构未拆迁前可完成2号风道的开挖，2号风井待拆迁后施作。

周边主要建筑为人民路397号七层砖混结构，距离2号风井水平距离26 m，建于20世纪80年代，施工中需要控制爆破振动。

原设计垂直电梯井经C出入口通道引出，垂直电梯井竖向深度为34.2 m，在竖向0～22.3 m尺寸为5.5×3.7 m，竖向22.3～34.2 m尺寸为3.1×3.5 m。垂直电梯井位于人民路东侧，采用暗挖法施作电梯井通道，采用倒挂井壁法施作垂直电梯井竖井。垂直电梯井地层情况见表1。

表1 垂直电梯井地层情况

其支护参数为:竖向0～12.5 m上部采用L＝2.5 m、直径25 mm的中空锚杆，间距为@1.2×1.0 m，竖向格栅拱架间距为1.0 m，喷砼厚度为250 mm，单层ϕ8钢筋网支护，钢筋网网格间距为@200×200；竖向12.5～34.2 m段采用L＝2.5 m、直径25 mm的中空锚杆@1.2×1.5 m，喷射混凝土的厚度为150 mm，支护采用一层ϕ8的网片钢筋，钢筋网网格间距为@200×200 mm。垂直电梯井与2号风井临时横通道垂直相接，垂直电梯井开挖施工时，需在2号临时横通道采用C20混凝土回填后方可进行施工。其平、纵断面见图1、图2。

图1 原设计垂直电梯井平面

图2 原设计垂直电梯井剖面

3 方案优化分析

3.1 优化原因

在2号风井施工过程中，其邻近的人民路397号由于房屋建筑年代久远，在工程施工前，委托专业单位进行房屋入户调查，存在墙体开裂、结构裂缝、渗水等建筑质量问题。建设单位要求对2号风井施工方案进行调整，以避免对老旧房屋安全造成影响。方案调整后现场采用卡特350挖机开挖，因岩体较硬，且夜间不能施工，风井8～41 m在2019年10月至2020年8月历时10个月仅完成33 m竖井机械开挖，扣除放假等影响因素，每月进尺4 m左右，施工进度极为缓慢。

垂直电梯井邻近2号风井，开挖施工不能采取爆破作业，需机械凿除，其凿除深度约24 m。但由于竖井尺寸小，作业空间严重不足，无法使用2号风井施工设备，只能人工凿除，凿除效率更低。垂直电梯井位置前期作为车站主体及其他附属施工场地，具备施工条件的时间期限在2021年4月，如需重新施工，无法满足2021年12月通车的整体工期要求，需对其位置及开挖方案进行优化。

3.2 优化前提条件

根据消防要求，垂直电梯井与多层民用建筑距离不得少于6 m，距高层建筑不少于9 m。其周边存在人民路397号多层建筑，距2号风井26 m，在建回迁楼1栋，为高层建筑，距离2号风井13 m。对建筑布局进行优化，具备垂直电梯井优化条件。

2号风井具备足够空间，具有垂直电梯井布置空间。

3.3 优化方案

(1)方案一:综合考虑现有地铁无障碍设计技术标准及相关配套的无障碍设施设计要求，将需要设置的垂直电梯井和风亭、风井在空间上结合，优化空间布局，同时考虑方案优化后各结构的使用功能和预留接口不偏离原设计要求。取消新开挖垂直电梯井，垂直电梯井与2号风亭综合考虑，将垂直电梯井与2号风井结合设置。垂直电梯和2号风井通道宽度未发生变化，对使用功能无影响。二者结合施工后的工作井开挖尺寸加大，作业空间增大，开挖难度有较大降低。优化后平面和剖面见图3、图4。

图3 方案一垂直电梯井平面

图4 方案一垂直电梯井剖面

(2)方案二:采用原方案，位置不动，对岩体采取金刚石绳锯分片、分块切割，切割完成后采取人工凿除、出渣。预计开挖工期需要6个月左右，工程成本极高、进度慢。垂直电梯实施方案初步拟定见表2。

表2 垂直电梯井实施方案初步拟定

对两个方案进行综合评估，最终确定方案一为拟实施方案。采用地铁车站垂直电梯井与风亭相结合施工技术，其经济适用、进度快、安全可控。

4 施工技术及控制措施

4.1 施工工艺

施工工艺为:原2号横通道局部加深→垂直电梯井通道底板施工→通道拱墙施工→2号临时横通道回填施工→2号风井施工至垂直电梯井底部→垂直电梯井结构竖向分段施工→模板支架拆除。

4.2 横通道局部加深

因前期2号临时横通道已施工完成，已与2号风井连通，垂直电梯井通道与2号临时横通道在C出入口开挖时也已贯通，只需对2号临时横通道局部进行下挖。在垂直电梯井通道结构完成后，对垂直电梯井通道与2号临时横通道之间空隙采取C20混凝土回填处理，具体见图5。

图5 垂直电梯井通道施工

4.3 通道结构施工

通道底板采取常规施工工艺，按施工找平层、防水层、防水板保护、钢筋、混凝土浇筑养护的先后顺序施工。

拱墙采取盘扣支架，盘扣支架参数为纵×横×步＝900×600×1 000 mm；模板采用2012钢模板，模板背肋采用 12型钢定位固定。在通道结构施工完成且强度满足要求后回填2号临时横通道，拆除支架。因回填混凝土较厚且偏压，在垂梯通道砼满足设计强度后，方可进行土方回填。回填过程中，观察通道脚手架、通道主体变形情况，如发现变形超过预警值，应停止施工，采取措施加固验收合格后方可恢复施工。

4.4 垂直电梯井结构施工

垂直电梯井与2号风井结构同期施工，采取盘扣支架＋扣件式复合支架体系。盘扣支架参数为纵×横×步＝900×600×1 000 mm，竖向间隔1.0 m设置钢管支撑。风井侧墙模板采用12 mm厚覆面竹胶板，模板后水平间隔0.4 m设置100×50 mm竖向方木，竖向间隔500 mm设置100×100 mm水平方木，采用钢管顶托支撑。采用对穿螺杆施作风井内部隔墙混凝土，拉杆间距1.0×0.6 m，间隔设置。采用12 mm厚覆面竹胶板作为模板，模板后水平密排设置55 mm厚木板，竖向、纵向间距1.0 m设置双排 ϕ42钢管，采用山型卡件与对拉螺杆固定牢固。垂直电梯井竖向分为3段施工。在满足拆模要求后，从上至下拆除整个支架体系。施工场景如图6所示。

图6 垂直电梯井施工

4.5 安全控制措施

现场支架整体高度超过40 m，其安全控制措施如下:

(1)作业层上应满铺脚手板，其上堆放钢筋等其他材料时，应分散存放，严禁集中堆载，荷载不允许超过方案设计要求；泵送混凝土管应单独设置固定支架，严禁固定在架体上；混凝土浇筑施工时，不得将安全防护设施进行撤除或变换位置。

(2)支架在使用过程中，应安排专职人员进行监护，一旦发现异响、变形等异常情况，应立即停止施工，架体上作业人员严禁逗留，迅速撤离；不满足安全使用要求的支架经整改后仍不能满足使用要求应拆除重新搭设。

(3)在支架使用期间，架体主节点处纵横向水平杆、斜撑、连墙件等严禁拆除。

(4)钢筋焊接作业时，应按要求填写动火作业申请，配置不少于2个10 L的灭火器，并派专人看守。

(5)支架安装及拆除，应在周边设置围栏和安全警戒标志，现场专人旁站看守，非相关人员严禁进入拆除现场。

(6)架子工必须经考核合格并持有特种作业证，施工时将证件或其复印件随身携带。

(7)作业人员严禁酒后上岗，严禁患有相关疾病、不适宜登高的作业人员进入现场作业。

(8)支架拆除时，应由顶部至底部有序进行，严禁顶、底同时作业。

5 实施效果分析

(1)采用直电梯井与风亭相结合施工方案，避免了开挖作业对周边居民、建筑物的影响，减少了信访隐患对工程施工的影响，有利于工程连续作业。

(2)该方案取消了竖井开挖，有效地利用前期施工的临时施工横通道，大幅节约了工程造价，满足建设单位节省投资的要求。

(3)采取该方案作业空间明显增加，减少了狭窄空间内作业的安全风险，且作业面空间的增加有利于现场施工质量控制。

(4)采取该方案施工进度有较大提升，减少了建设工期，满足建设单位整体节点工期。

采用垂直电梯井与风亭相结合方案施工后，整个施工过程进展顺利，于2021年6月25日至2021年8月31日期间，快速、安全、高质地完成了垂直电梯井及通道的结构施工。在施工期间，各项监测数据正常。通过垂直电梯井优化设计方案的成功实施，对类似地铁垂直电梯井设计及施工具有一定借鉴意义。该方案实施后效果如图7所示。

图7 实施后效果