装配式地铁车站基坑换撑施工方法

装配式地铁车站基坑换撑施工方法

杨勇才1邓梦维1赵琰2王江3覃镇星3

1 中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 611730

2深圳地铁建设集团有限公司，广东 深圳 518000

3中铁济南工程建设监理有限公司，山东济南 250000

摘 要：深圳市城市轨道交通12号线二期工程装配式车站沙浦站基坑采用明挖法施工，采用0.8m厚地下连续墙围护结构+咬合桩+内支撑的围护结构体系。装配段第一道混凝土支撑依次在前一跨顶板吊装完之后拆除，用一道直径800mm，壁厚20mm钢管撑倒。换撑施工及支撑拆除过程必须保证基坑系统的稳定，论文阐述了该工程的内支撑方案、换撑施工技术、拆撑施工技术等内容，拆换施工中按照先撑后拆原则，由中间向两端进行拆除，基坑及周边环境变形得到有效控制。通过实施这些措施，有效保证了沙浦站的施工质量和进度。

关键词：装配式地铁车站；基坑；换撑施工；施工方法

中图分类号：    文献标志码：A

Construction Method of Support Replacement for Precast Metro Station Foundation Pits

YANG Yongcai

（Power China Sinohydro bureau 7 Co.,Ltd., Chengdu 611730,China）

Abstract:The Shapu Station of the prefabricated metro station for the second phase of Shenzhen Urban Rail Transit Line 12 is constructed using the open-cut method, with a retaining structure system that includes 0.8m thick diaphragm walls, interlocking piles, and internal supports. The first concrete support of the prefabricated section is sequentially demolished after the lifting of the slab in the previous span, and replaced by a steel pipe support with a diameter of 800mm and a wall thickness of 20mm. The construction of support replacement and the demolition process of the supports must ensure the stability of the foundation pit system. The paper elaborates on the internal support plan, support replacement construction technology, and support demolition construction technology of the project, etc. During the demolition and replacement construction, the principle of supporting first and then demolishing is followed, and the demolition is carried out from the middle to both ends, effectively controlling the deformation of the foundation pit and the surrounding environment. The implementation of these measures has effectively ensured the construction quality and progress of Shapu Station.

Keywords: Prefabricated Metro Station; Foundation Pit; Support Replacement Construction; Construction Method

1引言

随着城市化进程的不断推进，城市轨道交通作为城市公共交通的重要组成部分，其建设速度和质量直接影响着城市的可持续发展。地铁车站作为轨道交通系统中的关键节点，其施工技术的选择和应用对整个工程的安全性、经济性和环保性具有决定性影响。传统的地铁车站施工方法，如现浇混凝土施工，往往存在施工周期长、对周边环境影响大、资源消耗高等问题。为了解决这些问题，装配式施工技术应运而生，它通过预制构件的工厂化生产和现场快速拼装，显著提高了施工效率，降低了对环境的影响。

在装配式地铁车站的施工过程中，基坑换撑施工是一个至关重要的环节。基坑换撑不仅关系到车站结构的稳定性和安全性，还直接影响到施工的进度和成本。因此，研究和优化基坑换撑施工方法，对于提高地铁车站施工的整体质量和效率具有重要意义。本文将围绕装配式地铁车站基坑换撑施工方法进行深入探讨，分析其技术特点、施工流程、关键技术难点及解决方案。

首先，本文将概述装配式施工技术在地铁车站建设中的应用背景和发展趋势，阐明基坑换撑施工在装配式施工中的地位和作用。接着，本文将详细介绍装配式地铁车站基坑换撑施工的具体流程，包括基坑开挖、支撑系统设计、预制构件的运输与安装、换撑施工的关键步骤等。此外，本文还将探讨在施工过程中可能遇到的技术难题，如基坑稳定性控制、预制构件的精确拼装、施工过程中的环境保护等，并提出相应的解决策略。

通过综合分析和案例研究，本文旨在提出一套科学合理的装配式地铁车站基坑换撑施工方法，以期为地铁车站的快速、安全施工提供理论依据和实践指导。这不仅有助于提高地铁车站施工的质量和效率，还能促进城市轨道交通建设的可持续发展，为城市化进程中的交通问题提供有效的解决方案。

2工程概述

2.1工程概况

深圳市城市轨道交通12号线二期工程线路起自一期线路终点（海上田园东站站后区间)，线路先后沿民丰路、蚝乡路、规划沙井路、沙江路敷设，终于既有地铁11号线、在建地铁6号线换乘站松岗站。线路全长约8.05km，采用全地下敷设方式，共设车站6座，其中换乘站1座。沙浦站是12号线二期工程的第5个车站，西接步涌站，东连松岗站。车站位于沙江路和广深高速（高架）交叉口西南侧，沿沙江路方向布置，车站两端均接盾构区间，大小里程端均为盾构接收。

沙浦站为地下二层岛式站台车站，车站全长235米，地下一层为站厅层，地下二层为站台层，有效站台宽11.8m，长140米。车站主体结构中间段采用装配式结构，结构外皮净高17.35m，净宽21.50m；小里程端端头为现浇双柱三跨框架结构，外皮净高19.09m，净宽25.10m；大里程端端头为现浇单柱双跨框架结构，外皮净高16.7m，净宽25.10m，车站范围地面标高西高东低，车站顶板覆土厚度为2.4～4.2m，基坑深度为18.7m～21.8m。车站范围内自上而下揭露地层主要包括第四系人工填土层、淤泥（约0～4m)、淤泥质粉质粘性土、粉质黏土、粗砂、砂质粘性土、全～中风化混合花岗岩。基底主要处于全～中风化花岗岩层。

本站基坑安全等级为一级，采用明挖法施工，采用0.8m厚地下连续墙围护结构+咬合桩+内支撑的围护结构体系。

图2.1 沙浦站总平面图

图2.2 沙浦站第一道砼支撑平面布置图

2.2工程地质

沙浦站地处深圳市宝安区，本工程原始地貌为海积冲积平原地貌，但因城市建设，沿线多数场地经填、挖、整平等人工改造，形成现在的较平坦的地形地貌。地表普遍分布为第四系松散覆盖层，下伏基岩主要为加里东期混合花岗岩。其中第四系包括全新统和上更新统，由人工填土（主要为素填土、填碎石、填块石、杂填土等），海陆相交互沉积层（主要为淤泥、含有机质砂等），陆相冲积-洪积层（主要为淤泥质粉质黏土、粉质黏土、中砂、粗砂等）、残积土层（硬塑状砂质黏性土Qel）组成；加里东期混合花岗岩，主要由全风化、强风化（土状、块状）、中风化及微风化混合花岗岩组成。

从车站范围地质剖面图可知，自上而下地层依次为素填土、淤泥、粉质黏土、淤泥质黏土、粗砂、硬塑状砂质黏性土、全～中风化花岗岩，车站底板位于全～中风化花岗岩地层中。

图2.3沙浦站地质断面图

3施工工艺技术

3.1换撑时机选择

换撑选择在下一环构件安装受混凝土支撑影响时，首先完成当前环所有构件的安装，并在成环构件的上方冠梁位置加设一根钢支撑，然后再拆除影响下一环预制构件安装的砼支撑，换撑施工示意图如下

图3.1 装配段换撑示意图

3.2换撑施工

3.2.1预埋砼支撑拆除的吊环

砼支撑切除时采用180t龙门吊对其进行吊装，砼支撑施工时已提前预埋吊环，吊环采用Φ25圆钢（8个），锚入支撑部分与主筋焊接，具体如下图所示：

图3.2 支撑内吊环预埋示意图

图3.3 吊环预埋平面布置图

3.2.2钢支撑安装施工

（1）施工工艺流程

钢支撑安装（换撑）流程如下：测量定位→支托钢板与预埋钢板螺栓连接→钢支撑组装→吊装就位→施加预应力→加设楔形垫块垫紧→千斤顶卸载。

（2）钢支撑安装

钢支撑采用50T汽车吊在场内组装，17.5m拖车转运至预制构件吊装区域。采用180T龙门吊吊装，人工辅助安装。

图3.4 50T汽车吊起重性能参数表

在顶板两侧牛腿位置搭设可移动式操作平台（2.5m*0.9m），为使平台稳固，采用拉杆与地连墙内膨胀螺栓焊接。

图3.5 操作平台示意图

为使钢支撑吊装时保持平稳，在吊钩下方增加铁扁担，钢支撑移到相应安装部位后，缓慢的将钢支撑安放在预埋钢板的托架上，如下图所示。

图3.6 冠梁钢支撑安装示意图

钢支撑吊装到位后，先不松开吊钩，将一端的活动头拉出顶住预埋钢板，再将2台100T液压千斤顶放入顶压位置，为方便施工并保持千斤顶加力一致，2台千斤顶用托架固定。液压千斤顶在施工时应平衡顶压，并要保持千斤顶的轴力方向与支撑的中线平行。

（3）支撑体系施加预应力

将2台100t液压千斤顶放入活络头子顶压位置，接通油管后即可开泵在活络头一端施加预应力，预应力施加到位后，在活络头子中锲紧垫块，并用榔头敲打固定，然后回油松开千斤顶，解开起吊钢丝绳，完成该根支撑的安装。千斤顶施加预应力时，对预应力值做好记录备查。两台必须同步施加顶力，预应力施加按设计要求进行。支撑轴力施加分两级施加，第一次施加50%持荷2分钟，第二次施加到设计值持荷2分钟。

3.2.3砼支撑拆除施工

砼支撑拆除前，移动龙门吊至支撑正上方，安装卡扣及钢丝绳连接至龙门吊扁担，缓慢拉直钢丝绳，随后使用绳锯对支撑与冠梁连接部位开始进行切除，龙门吊、扁担与砼支撑保持垂直，切除后采用龙门吊吊出基坑，17.5m拖车外运。换撑吊点位置及吊装示意如下：

图3.7 冠梁钢支撑安装示意图

砼支撑拆除时，绳锯切割机放置在冠梁上，如下图所示：

图3.8 绳锯位置示意图

3.3出入口环框梁位置施工

施工流程如下所示：

（1）对环框梁相邻区域钢支撑加密，增加4根钢支撑；

图3.9 钢支撑加密示意图

（2）钢支撑加密完成后拆除环框梁区域钢支撑；

图3.10 拆除环框梁区域钢支撑示意图

（3）安装出入口环框梁；

图3.11 安装出入口环框梁示意图

（4）安装顶板时参照钢换撑对第一道砼支撑进行换成处理，顶板安装完成后拆除加密钢支撑。

4结论与建议

本文通过对深圳市城市轨道交通12号线二期工程沙浦站装配式地铁车站基坑换撑施工方法的研究，系统阐述了该工程的内支撑方案、换撑施工技术以及拆撑施工技术。通过实践应用，证明了先撑后拆原则的有效性，以及由中间向两端进行拆除的施工顺序对于控制基坑及周边环境变形的重要性。此外，本文还探讨了在施工过程中可能遇到的技术难题，并提出了相应的解决策略。综合分析表明，采用的施工方法和技术措施能够有效保证基坑系统的稳定性，确保施工质量和进度。本研究成果可为类似地铁车站装配段施工提供有益的参考和借鉴。

参考文献(References)：

[1]黄晓明，张玉宏，李昶，等. 水泥混凝土路面碎石化层应力强度因子有限元分析［J］. 公路交通科技，2006（02）：52-55.

[2]黄仰贤. 路面分析与设计［M］. 北京：人民交通出版社，1998.

[3]张玉宏，李昶，王松根，等. 碎石化后沥青加铺层应力对比分析［J］. 公路交通科技，2006（03）：1-5.

[4]郭鑫峰，徐勋倩，仇云强，等. 基于应力强度因子的旧水泥路面沥青加铺层反射开裂特性研究［J］. 中外公路，2019，39（02）：42-47.

[5]马士宾，袁文瑞，王清洲，等. 基于响应面法的长寿命沥青路面结构优化［J］. 科技导报，2014，32 （25）：75-80.

[6]沙庆林. 重载交通长寿命半刚性路面设计与施工［M］. 北京：人民交通出版社，2011.

[7]王志. 基于交通荷载横向重分布的沥青路面预防性养护新技术研究［D］. 西安：长安大学，2012.

[8]郑建龙. 基于结构层寿命递增的耐久性沥青路面设计 新思想［J］. 中国公路学报，2014，27（01）：1-7.

[9]薛志松 . 邻近地铁的大体量深基坑施工[J]. 建筑施工,2022(5):044

[10]黄国清 . 建筑工程地下室底板混凝土跳仓法施工技术应用[J]. 福建建材,2022(11):97-100.

[11]李波 . 邻近建筑物被动区预留加固软土换撑地下车库深基坑施工技术[J]. 工程建设与设计,2021(4):159-160,163.