地铁车站临时盖板下钢管混凝土柱施工技术

周震均，何建峰，陈 强

(中国水利水电第八工程局有限公司，湖南长沙 410004)

引言

近年来，我国轨道交通加速建设，地下空间越来越紧张，轨道交通与市政工程或民建工程逐渐成为新趋势。武汉市地铁7 号线徐家棚站综合交通枢纽的建成在世界上首创了公路隧道和地铁车站“公铁合建”模式，高效整合了公路隧道和地铁车站两种结构，践行集约发展路线，实现了共享共建的先进理念。我国著名的地铁车站与公路隧道合建主要有武汉市地铁7号线徐家棚站综合交通枢纽，广州市地铁22 号线陈头岗站与高速公路快线合建，成都市地铁3 号线体育馆站、5 号线青羊宫站、7 号线清江路口站与下穿隧道合建，南京市地铁1 号线万象城站、吉祥庵站与市政隧道合建，南京市地铁4 号线草场门站与市政隧道合建，宁波地铁5 号线钱湖南路站与市政下穿速到合建。

大量地铁车站与公路隧道合建的成功修建积累了相关工程经验及计算、评估理论。国内，叶至盛、杨凤梅通过下穿隧道与地铁车站设计过程中遇到的问题进行分析研究，总结出市政下穿隧道与地铁车站合建设计方法及其各种优点，论述了地铁车站与公路隧道合建的结构处理方式以及隧道与地铁合建段的设计要点[1]；魏重丽通过对武汉地铁徐家棚换乘站设计方案研究介绍了地铁车站与公路隧道共建同期设计、同期实施的方案，高效整合了公路隧道和地铁车站两种结构；刘辉通过地铁车站与市政下穿隧道合建设计要点浅谈，阐述了轨道交通设计中，地铁车站与市政下穿隧道合建的主要设计思路、车站依据的主要设计原则、车站的结构类型、空间关系以及二者之间结构的处理方式，总结了地铁车站与下穿隧道合建设计要点；张锋发表的《地下车站与市政下穿隧道合建的设计分析》，通过对宁波地铁5 号线钱湖南路站与规划鄞县大道过钱湖南路的下穿隧道合建的设计做详细的分析，采用下穿隧道与车站主体“上下平行重叠”，隧道底板与车站顶板“共板”，车站与隧道同宽，侧墙“上下对齐”，两个工程同步设计、同步建设的合建方法，证明隧道与车站合建是可行的。

在市政隧道与地铁车站共建时，由于地铁车站在竖向方向受力不连续需二次应力转换，需补强地铁车站在竖向方向的受力。即在地铁车站“公铁合建”时，传统的钢筋混凝土结构柱无法满足受力要求，需设置钢管混凝土柱，而钢管混凝土柱在半盖挖地铁车站的吊装困难。“公铁合建”模式下，地铁车站临时盖板下钢管混凝土柱施工工艺通过在盖板上开孔分节吊装技术，可优化吊装设备的选型，吊装设备占用地面空间减小，能够有效的节约吊装空间、并且能够有效规避钢支撑连系梁对吊装的影响，降低吊装安全风险；同时地铁车站临时盖板下钢管混凝土柱的吊装技术的应用施工更为简单快捷[2]，可快速完成盖板下钢管混凝土柱的吊装，并能有效的减少对周边环境的影响。

1 工程概况

长沙市轨道交通6 号线六沟垅站位于长沙市岳麓区，车站位于桐梓坡路与银盆南路交叉路口，为地下三层两跨明挖车站，车站外包总长289.6 m，标准段外包总宽26.0 m，底板埋深25.921 m。车站围护结构与主体结构采用复合式结构，换乘节点以东主体结构采用明挖顺作业法，换乘节点以西主体结构采用半盖挖顺作业法，换乘节点西侧半盖挖顺作业法段设计有12 根永久性钢管柱。负三层为地铁车站站台层、负二层为站厅层、地铁车站负一层为地铁车站与湘雅路过江隧道合建段。

结合周边环境，六沟垅站换乘节点以西为地面交通运行繁忙的半盖挖地下车站，受周边环境影响，无法采用大型机械设备进行钢管柱吊装。因此考虑在钢管柱对应竖向位置的盖板上采用水钻开设吊装孔，利用吊装孔采用两根钢丝绳穿过盖板运用两台小型吊装设备进行平移吊装至设计位置。

2 施工工艺

施工流程：钢管混凝土柱分节加工→测量定位→盖板上吊装孔布置→承台施工→钢管混凝土柱吊装及混凝土填充。

2.1 钢管柱分节加工

钢管混凝土柱根据地铁车站层高分节进行加工，分段长度需高出每层结构板500 mm 的原则，便于钢管混凝土柱每节之间的焊接。

2.1.1 钢管混凝土柱分节加工

钢管混凝土柱中各杆件的间隙，特别是缀件与管段连接处的间隙按钣金展开图进行放样[3]。钢管混凝土柱环状钢板的焊接、刚牛腿翼缘和腹板的连接采用等强度对接坡口全熔透一级焊缝，加劲处钢管的焊接凸面焊缝[4]。焊接时，根据间隙大小选用合适的焊条直径。管段与缀件焊接时，焊接次序考虑焊接变形的影响。

2.1.2 防锈处理

钢管混凝土柱需按设计要求进行防锈处理，喷砂除锈等级为Sa2.5 级，表面粗糙度为30～70 um。喷砂除锈后施做881-X 环氧富锌50 um 厚和881－H03环氧厚浆漆300 um 各1 道，涂防锈漆在工厂完成。

2.2 测量定位

利用全站仪将钢管混凝土柱在临时盖板及设计位置定位角点及轴线，撒白灰线示之，并通知项目技术负责人进行验线。

2.3 盖板上吊装孔的布置

采用规格为Φ108 水钻在钢管混凝土柱对应位置盖板上进行开孔，开孔位置需避开盖板梁，在盖板梁两侧根据钢管柱中心线对撑开设两个吊装孔。

2.4 承台施工

2.4.1 钢管混凝土柱承台基础开挖

钢管混凝土柱承台高度均为2.5 m，基坑数量多，开挖方量较大。根据钢管混凝土柱承台尺寸及基础埋深确定，采用一台反铲式挖掘机进行基坑开挖，并架设一台AP-228 型水准仪进行基底标高控制。

2.4.2 垫层浇筑、防水施工

基础土方开挖完成后，进行垫层砼浇筑，初凝后进行压光处理，垫层厚度15 cm，强度为C20 普通混凝土。垫层浇筑完成后进行承台基础防水施工，防水施工同车站主体防水施工工艺。

2.4.3 钢筋绑扎及定位器安装

为便于钢管柱的定位安装，钢筋绑扎过程中在承台面筋部位预埋1 块20 mm 厚钢板（定位器），规格为1 200×1 200 mm，钢板塞焊锚筋锚入承台基础，锚筋采用C28 钢筋。

2.4.4 钢管混凝土柱承台浇筑

在钢管混凝土柱承台基础钢筋绑扎好之后进行混凝土浇筑，钢管混凝土柱承台砼采用商品砼[5]，混凝土强度等级为C35，砼在振捣过程中要充分，快插慢拔，均匀振捣，避免过振。同时在承台砼浇筑时考虑在内部预埋水管或投毛石以进行内部降温，保证混凝土浇筑质量。

2.5 钢管混凝土柱吊装及混凝土填充

2.5.1 盖板下钢管混凝土吊装

地铁车站明挖侧采用55 t 履带吊将钢管柱吊至基坑底，再利用地铁车站半盖挖侧的盖板上的55 t 履带吊在盖板开孔位置穿钢丝绳进行钢管柱的平移，钢管柱吊至设计位置后，重新穿绳利用地铁车站半盖挖侧的盖板上的55 t 履带吊垂直吊至设计位置进行安装。

2.5.2 钢管混凝土柱吊装顺序

吊装顺序依次为底部节钢管混凝土柱吊装→底板/ 梁混凝土浇筑→底部节钢管混凝土柱混凝土填充→中间节钢管混凝土柱吊装（焊接）→中板/ 梁混凝土浇筑→中间节钢管混凝土柱混凝土填充→顶部节钢管混凝土柱吊装（焊接）→中板/梁混凝土浇筑→顶部节钢管混凝土柱混凝土填充。

2.5.2.1 底部节钢管混凝土柱吊装

a.利用钢管混凝土柱承台施工时预埋的钢管混凝土柱定位器，待钢管混凝土柱承台达到强度后安装底部节钢管混凝土柱，底部钢管混凝土柱高出底板上翻梁500 mm 以方便钢管混凝土柱的拼接。

b.底部节钢管混凝土柱安装完成后采用导管法进行混凝土填充，填充混凝土强度等级采用C60 自密实混凝土（掺适量膨胀剂），水中14 d 养护限制膨胀率(1.5～2)X10。钢管柱内插入上端装有混凝土料斗的钢制导管，自下而上边退边完成管内混凝土浇筑，浇筑前，导管下口离矩形钢管底部的距离不宜小于300 mm，导管在柱内水平隔板浇筑孔的侧距不宜小于50 mm，以便于插入振捣棒。

2.5.2.2 中间节钢管混凝土柱吊装

a.底部节钢管混凝土柱安装完成后进行结构底板施工，结构底板浇筑完成后搭设操作架（U 型）进行中间节钢管混凝土柱安装，中间节钢管混凝土柱高出中二板纵梁500 mm 以方便钢管混凝土柱的拼接。

b.中间节钢管混凝土柱安装完成后进行混凝土填充，填充混凝土强度等级及浇筑方式同底部节钢管混凝土柱。

2.5.2.3 顶部节钢管混凝土柱吊装

中间节钢管混凝土柱安装完成后进行结构中二板施工，结构中二板浇筑完成后搭设操作架（U 型）进行顶部节钢管混凝土柱安装，顶部节钢管混凝土柱平中一板纵梁底部。

2.5.2.4 钢管混凝土柱拼接

每节钢管混凝土柱采用焊接方式进行接长，焊接方式采用等强度对接坡口全溶透一级焊缝。

钢管混凝土柱组装允许偏差：纵向弯曲允许值f≤10 mm，椭圆度f/d≤3/1 000，管端不平。

2.5.3 钢管混凝土柱在结构板/梁处的细部大样

为补充钢管混凝土柱与结构板/梁的结构受力，钢管混凝土柱在结构板/梁处设置环板、竖向肋板、加劲条、栓钉等细部构件，以确保钢管混凝土柱与结构板/梁充分锚固。结构板/梁主筋与钢管混凝土柱环板焊接，并在节点处设置环向箍筋，在顶部节设置长度为3.4 m 的钢筋笼对钢管混凝土柱进行补强。大样见图1、图2。

图1 钢管混凝土柱在底板/梁节点大样图

图2 钢管混凝土柱在中板/梁节点大样图

3 结论

长沙市6 号线六沟垅站地铁车站临时盖板下钢管混凝土柱施工工艺很好解决在市政隧道与地铁车站共建时，由于地铁车站在竖向方向受力不连续，从而设置钢管混凝土柱，在盖板下进行钢管混凝土柱吊装问题，有效的节约了工期，取得了良好的经济效益；同时，减少了对周边地面交通及周边环境的影响，节约吊装空间，降低吊装安全风险，施工质量良好。