“先隧后站”区间与车站接口环梁施工技术

孙晓荣

(中铁十四局集团第五工程有限公司，山东 济宁 272100)

1 工程概况

一般地铁车站作为盾构始发井或接收井位置，施工时与车站主体结构统筹考虑方案，以减少施工投入。盾构机始发后具备负环管片及零号管片拆除条件后及盾构机出接收井后，根据管片所需预留长度，拆除多余管片，进行后浇环梁施工。

地铁重庆西站是重庆西站配套建设的综合交通枢纽工程的一部分，位于重庆西火车站综合交通枢纽站前广场地下三层。原枢纽工程计划与铁路重庆西站建成后同时启用，但施工时受站址区域及周边道路、厂房迁改影响，枢纽工程被迫分成两期进行施工，在一期结束时，盾构区间也已完成，形成了“先隧后站”的施工局面[1]。

地铁盾构区间隧道为四线设计，分别为五号线和环线的上、下行线，其结构均采用内径5.9 m、外径6.6 m、厚度为0.35 m的钢筋混凝土管片衬砌，管片长1.5 m，每环设置6块，除5号线右线与车站内衬墙垂直相接外，其余三条线均与端墙形成6～12°不等的交角，与内衬墙斜交。线路与内衬墙的位置关系如图1所示。

图1 管片与内衬墙相对位置(单位：mm)

由于车站明挖施工在盾构区间完成后才实施，开挖后经实测，接口位置或位于内衬墙内，或因斜交角度大超出内衬墙，均不符合原设计的接口型式(如图2)要求。

图2 环梁接口设计(单位：mm)

2 地质情况

区间盾构管片顶部埋深最小约15.5 m，车站开挖深度最大约23.5 m。场地基岩以厚层砂质泥岩为主，夹中厚层砂岩，上层基岩属强风化带，厚度在1.0～2.5 m之间，风化裂隙发育，岩体破碎，开挖较容易；随着开挖深度的加深，底部则以灰色砂岩为主，强度较高，经测在40 MPa以上，普通凿挖方式较困难，因紧临重庆西火车站及广场，无法采用常规爆破手段，只能采用潜孔钻打孔，辅以膨胀炸药和大型钩机进行岩体破碎开挖，施工进度缓慢。

3 环梁方案确定

为进行环梁施工，按设计要求需拆除超出内衬墙的管片，并将管片四周围岩外扩至管片外缘310 mm达到设计要求的环梁总厚度位置。但该方案存在管片拆除后岩体无临时支护、在外扩洞圈凿除岩体时围岩坍塌的安全风险；另外，由于管片深度范围内围岩强度较高，在外扩洞圈时无法采用大型机械，采用人工凿除效率低，施工周期长。鉴于以上因素，决定采用将外露管片预留200 mm长伸入内衬墙，其余使用线切割锯切除，环梁与内衬墙一体现浇的施工方案，如图3所示。

图3 环梁后浇施工(单位：mm) 图4 环梁切割内部支撑结构 图5 环梁后浇设计(单位：mm)

该方案有以下优点：一是无须进行围岩凿除，保护既有管片与岩体周边已完成盾构区间的整体性和原止水效果；二是切除施工用时较短，可缩减施工工期；三是环梁与内衬墙一起浇筑，两者成为一体，结构更合理；四是现浇施工减少了1道环梁与内衬墙间的施工缝，渗漏水风险减小，提高了接口位置的防水效果。虽然管片切除后，原管片连接孔被切除或因切割削弱，连接螺栓无法使用，但通过在管片周边增设拉接钢筋的技术措施，依然可以提高环梁与管片间整体性。

4 方案实施关键技术

4.1 管片切割施工

4.1.1 管片周边岩体的破除

车站明挖施工时，为防止损伤既有管片，在距离车站与区间分界线5 m及两侧3 m范围位置处进行管片周边岩体开挖施工过程中，破碎锤采用小冲击进行围岩破碎，逐步将管片剥离出来，再采用潜孔钻机打孔，破碎锤破碎或鹰嘴钩机破碎的方式进行外围岩体的破除；对管片周边及底部机械设备无法使用的部位，由人工使用风镐等小型设备进行凿除，最终使管片周边岩体完全剥离。

4.1.2 定点划线

由于盾构区间与车站内衬墙多为斜交，各洞口管片环向需切割长度各不相同，为此，在管片环向按照8等分整环确定8个点并串联划线，作为后续管片切割时的控制校准线，保证切割过程的可控。

4.1.3 平台搭设

在管片内和管片外底面搭设施工用脚手架，一方面用于施工操作用平台，安装切割设备和吊装管片使用；另一方面作为管片切断后的临时支撑，防止管片坠落伤人，同时避免管片切割时造成缝隙变小使线锯夹紧，损伤切割设备。

搭设的操作平台两侧应各超出切割长度1.5 m，保证操作人员安全。管片内的立杆高度应与管片的弧度相适应，并且保证安设的顶托满足规范外露长度使用要求。环梁切割内部支撑架如图4所示。

4.1.4 线锯布设与切割

切割由上至下进行，先使用取芯机在管片最上面的分割点上打孔，穿入线锯，并将线锯分向两侧与施画的切割线保持投影重合，安装固定转向机构，使线锯闭环后进行试运转，经对顶托支撑点、周边的安全防护措施检查确认无误后即进行正式切割。

4.1.5 管片吊离

管片切割前使用钢管支架顶托支撑在管片内环面上，为便于切除后吊装，在管片中心处使用取芯机钻一个孔，用于吊装时使用。每片管片切断后，先将钢丝绳穿入吊装孔固定后再将管片纵、横向连接螺栓解除，之后缓慢将已切断管片吊离切割区域。依次反复，直至所有管片切割吊离完成。

4.2 环梁施工

4.2.1 植筋

为加强环梁与管片连接整体性，采用R-801改性环氧植筋胶锚固形式，在每环管片三等分点上，等间距设置两根直径14 mm的螺纹钢筋，植入深度150 mm，锚入环梁及内衬墙内300 mm。植筋完成72 h后，经拉拔检验其锚固力均大于64 kN，植筋的抗拉力满足规范要求。环梁植筋锚固如图5所示。

4.2.2 环梁施工

环梁采用加工的定型钢模板，其外径根据现场实际测量管片内径后加工，每个洞口不同，以保证与洞口吻合。内衬墙施工时，先行支立环梁洞口模板，调整紧固后在管片端部安设两条20 mm×10 mm遇水膨胀止水条，间距200 mm;然后再进行环梁钢筋与内衬墙钢筋绑扎与端墙模板的支立和加固；在进行混凝土浇筑施工时，特别注意加强环梁四周振捣，确保环梁与管片连接部位混凝土密实，保证其施工质量及防水效果。

5 结束语

采用切除后与内衬墙同时现浇法施工环梁，施工后接口位置未发生明显的渗漏水，从施工完成到轨道开通后一年多的时间里，特别是经历了重庆的雨季和汛期，环梁接口处未发生渗漏水，其施工质量达到了采取的技术保证措施所要达到的效果。

采用切除后与内衬墙同时现浇法施工环梁与开挖后再施工环梁相比，其安全性提高，施工时间缩短，且环梁与内衬墙由常规的分阶段施工改为整体浇筑，与管片连接位置施工缝减少，加之通过预埋锚筋及增设止水条的方式，极大地减小了后浇环梁存在的内衬墙与管片接口渗漏风险点多的弊病，提高了环梁施工整体质量，这也为类似“先隧后站“项目环梁施工提供了借鉴与技术参考。