|
地铁车站换乘通道施工控制技术
【摘 要】上海轨道交通 7 号线常熟路站与 1 号线换乘通道是工程的一个难点。施工过程中，应用针对性的措施及科学的管理，成功地克服了场地、交通、地铁保护、改造施工等诸多问题，如期顺利完成了换乘通道的施工，确保了 7 号线的换乘运营。
【关键词】 轨道交通 换乘通道 分区排水 卸载平衡效应 顶板开孔
0 前言
随着上海轨道交通的日益发展，轨道交通网络的逐步形成，地铁线路间的换乘显得尤为重要，因为这能极大地便利居民出行。由于城市轨道交通的建设期间受既有地铁线路的条件限制，如周边建筑、地下管线及交通因素等的影响，换乘通道施工就成为轨交工程的难题。因此，如何在不影响既有线路安全运营下确保换乘通道的施工，成为了轨道交通工程师们的一项重要课题。
本工程的上海轨道交通 7 号线常熟路站与 1 号线常熟路站换乘通道位于上海闹市中心淮海路区域，因受周边建筑物影响，换乘通道须利用既有 1 号线区间、车站顶板上方形成通道，即换乘通道要从 7 号线常熟路站换乘厅夹层接出后，再通过 1 号线区间顶，从地铁 1 号线常熟路站主体结构顶板上方通过楼扶梯进入地铁 R1 线站厅层进行换乘，其施工难度可见一斑（图 1）。
1 工程概况
上海轨道交通 7 号线常熟路站位于常熟路上，北起延庆路，南至淮海中路，车站为地下三层岛式车站，开挖深度约25 m。本工程须待车站主体、换乘大厅施工完成后再进行换乘通道施工。7 号线常熟路站与 1 号线常熟路站换乘通道长约 81 m，宽度约 10 m，开挖深度 4.1 m～5.4 m，其中 1 号线常熟路站车站上方通道长度 44 m，区间上方通道长度16 m，区间北侧通道长度 20 m。换乘通道底板距离 1 号线区间隧道顶垂直距离为 3.8 m 左右，淮海路自然地面标高+2.70 m，换乘通道底标高 +0.13 m，永久地面顶标高+3.1 m，换乘通道结构净高 2.3 m，具体情况如图 2 所示。
2 工程难点
（1）本工程的换乘通道位于淮海路北侧，其地下管线众多，淮海路交通组织复杂，工程场地制约严重。由于换乘通道位于闹市区交通主干道———淮海路段（常熟路 ~ 华亭路），施工期间需考虑淮海大楼居民进出通行道路顺畅的情况，同时 5 次交通的翻交，使得原本狭小的场地更为局促，这给工程的实施带来相当大的困难。
（2）为确保换乘通道最小结构净高在 2.3 m，需将淮海路面抬高，其最大抬高点就达到 50 cm 这对周边道路景观及周边排水的施工，尤其是淮海大楼的排水施工带来了困难，所以排水问题也是换乘通道施工必须解决的一个问题。
（3） 对既有地铁 1 号线隧道区间及常熟路车站主体保护难度大。通道工程从 7 号线常熟路站换乘大厅夹层接出后，经土体段后又进入 1 号线区间隧道上方，基坑开挖深度达到 4.1 m~ 5.4 m。其围护施工影响安全及基坑开挖后的土体应力释放变形，易造成区间隧道回弹变形过大、隧道上浮从而影响运营安全，同时，因换乘通道上方无覆土，所以还需解决通道完成后隧道上浮的问题。
（4）淮海大楼距离基坑仅 2 m。该幢建筑建于 1930 年，为上海市优秀历史保护建筑。由于车站主体结构施工期间，其结构变形已经较大，因此在进行换乘通道施工时，需对大楼采取相应的保护措施。
（5）因换乘通道放工是利用 1 号线常熟站主体结构顶板开孔接入站厅层进行换乘，所以需将 R1 线车站内的土建、机电管线及装饰等线路进行改造。改造期间需确保不影响运营，因而既有 R1 线的改造也是换乘通道工程施工中的难点。
3 施工关键控制技术
3.1 分段施工、分区域解决排水问题
（1）施工前应排摸周边管网及小区排水路径，作出可实施性的方案；
（2） 应淮海路上管线搬迁及交通组织的需要，要先将淮海路北侧管线并入南侧，进行交通组织，同时要将淮海路南侧人行道及周边居民小区的排水接入南侧支管井；
（3） 待通道完成后道路复位施工时，我们考虑到淮海大楼处于最低点，因此将道路、淮海大楼（北侧人行道）分成两个区域来排水。在道路两侧设置 30 cm 钢混凝土挡墙将道路与南北人行道区域分开，道路直排入下水道；
（4）设置暗埋式截水管并隔 30 m 设置检查井，将水排入下水道并作出具体方案：在淮海大楼西侧排水敷设 DN600玻璃夹砂管由南往北排水；在淮海大楼进楼大厅（因处于最高点，此处区域无法有效排水）则通过设置横截沟方式阻断水冲入大楼，来进行分流。
3.2 基坑开挖
在运营地铁车站及区间附近进行深基坑工程建设，既有车站及区间在单侧卸荷的情况下，原有的受力平衡状态被打破，车站及区间势必引起变形，因此在基坑施工过程中，须严格控制施工对既有车站及区间结构变形的影响，以确保既有车站的安全运营。鉴于基坑围护方案和施工参数对施工中通道、车站及周边建筑影响较大，施工中我们必须严密监测基坑及运营线路的结构变形，并根据监测数据选用合理的基坑开挖和支撑方式，以实测数据进行调整，同时还要根据车站与区间的差异沉降特征，预先考虑到要采取针对性的保护措施和应急预案。
根据以上理论分析，针对本工程特点、难点，本工程采取以下措施：
（1） 换乘通道Ⅰ区采用 φ800 mm@950 mm 的钻孔灌注桩围护，钻孔灌注桩桩长 12 m，钻孔灌注桩围护外采用 1 m宽水泥土搅拌桩止水，加固深度为地表至坑底以下 5 m。由于换乘通道Ⅱ区下方为隧道，布置抗拔桩又十分困难，我们经综合考虑围护结构在满足施工期间结构受力、土体变形控制要求的同时，使用期间能承受结构抗拔要求，采取了围护桩与结构之间可通过连接节点传递浮（剪）力的方法进行施工。具体做法为：对Ⅱ区采取内插 H 型钢 （H500 mm ×300 mm×11 mm×18 mm）的 SMW 工法进行围护，型钢的桩径为 φ850 mm，间距为 600 mm，桩长为 9 m；区间隧道上方桩长 7.5 m。这是因为使用 SMW 工法在进行桩施工时，不会扰动邻近土体，对基坑南侧的淮海中路、基坑北侧的淮海大楼影响较小，并能限制车站区间的浮起和沉降。
（2）我们考虑到 1 号线西端头井外侧原有较强的出洞加固区，所以对其余换乘通道Ⅱ区和Ⅰ区坑底土体实行三轴水泥土搅拌桩地基加固，加固要求 28 d 后的强度≥1.2 MPa。
（3） 为减少基坑开挖对既有 1 号车站及区间的影响，我们采取了如下措施：①对换乘通道Ⅱ区和Ⅰ区的第一道支撑采用混凝土支撑，支撑间距 6 m；②在基坑开挖时严格按照 "时空效应 "的理论，科学安排开挖流程，以减少隧道上方基坑的暴露时间。先在换乘通道Ⅲ区和Ⅱ区先期同时施工，最后施工换乘通道Ⅰ区；③在Ⅱ区每 3 m 一段分为 6 块由东向西明挖顺作施工，并严格控制每块底板 24 h 内混凝土浇筑完成；④待Ⅱ区每块底板终凝后，即在底板上方采用铁块进行加载压重来防止隧道上浮。每块底板上压载铁块重量为171.6 t，计算式为：W 加载 =W 土方 -W 混凝土底板 -W 砂垫层；
（4）建立健全质量保证体系，确保施工质量，并在施工过程中优化、完善施工方案。
3.3 信息化施工
我们在施工中，对换乘通道基坑变形和环境保护等级严格按一级基坑工程的标准来执行。因为换乘通道施工的周边环境主要是距离基坑北侧 2 m 处的淮海大楼和基坑南侧2.4 m 处的淮海中路、换乘通道Ⅲ区下方的 1 号线常熟路站结构、换乘通道Ⅱ区基坑底部 4 m 处运营中的 1 号线区间隧道。所以，我们在施工过程中加强了监控测量工作，并将实际量测数据与控制数据进行比较，及时改进了施工参数或实施备用的变形控制措施，用以正确指导施工。实践证明，信息化的施工安全、快速，确保了既有线路的运营安全和淮海大楼的安全。通过采取上述方案后，基坑变形和地表沉降得到了有效控制，见图 3。
3.4 R1 线改造
新线与既有线的换乘通道的连接，或多或少对既有车站的管线装饰等有影响，需进行拆除或改建。本工程因顶板开孔，原有车站受力发生变化，需进行加固处理，同时开孔处涉及风水电系统及信号系统，还需进行移位。具体做法如下：
（1）因开孔施工需对原车站顶板受力进行复核，所以我们在顶板及底板之间加设了 4 根 H 型钢立柱，以满足开孔后的顶板受力要求。同时，我们考虑到车站的运营，对钢立柱、钢梁的施工采用现场放样、外加工成品、分段加工、现场安装、高强螺栓连接、环氧树脂压力罐浆的方式，以减少对车站运营的影响。
（2）因既有车站顶板需开孔，开孔位置处的机电及信号管线及设备房间需进行移位，所以在管线施工时需采取以下措施，确保管线移位安装：①认真排摸既有车站管线情况，查阅竣工图纸并结合施工现场（因车站运营后可能增设过相关管线，施工前一定要确认每根管线类型），不盲目搬迁；②结合设计图纸与运营公司进行协调，落实综合管线搬迁方案，同时每根管线应有相关搬迁位置；③新设管线完成后，方能进行老管线废除工作；④施工前应与运营公司协商好相关施工围场区域和施工的时间，办理好相关施工手续。原则上应分块、分层施工，以减少对车站运营的影响；⑤落实新设管线和通道装饰完成后的标高控制，尤其是换乘楼梯处，确保净空≥2.2 m 要求；⑥要注意新线和老线间的机电信号装饰等界面、接口问题，这是因为工程涉及运营管理等方面的因素，相关界面的理顺便于工程的推进实施。
（3）我们考虑到车站运营及天气等因素，待管线移位、换乘通道顶板施工完成后，再进行开孔施工，现场定位放样。其工序为：先将开孔分若干块小孔，横向钻排孔，纵向小块金刚链切割并用神仙葫芦吊出，然后在常熟路站中板搭设脚手架，开孔框梁部位用凿除方法凿除混凝土（H 型钢及钢筋保留，横向 H 型钢在东西侧梁部位根据实际情况确定是否保留），接着浇筑框梁混凝土，待框梁养护到设计强度后，最后割除位孔洞部位混凝土及 H 型钢。
4 结语
施工实践证明：本工程的施工措施安全有效，保证了工程质量，换乘通道如期顺利完成，达到 7 号线通车节点按期实现换乘要求（图 4）。本工程对今后类似工程有一定借鉴意义。
|