既有地铁车站改造工程轨行区上方扩建综合施工技术

杜 劢 杜 纬 马腾飞 孙 杰

1.中建八局轨道交通建设有限公司 北京 100000

2.正信伟业工程咨询管理有限公司第一天津分公司 天津 300000

1 工程概况

2号线积水潭站为岛式车站，公共区站台宽13m，长118m，2号线积水潭站设有A、B1B2、C、D 4个出入口。19号线一期工程积水潭站与既有2号线积水潭站形成L型单向换乘。其中8A换6B通过长距离宽通道实现，6B换8A通过短线窄通道进行。新线车站与老线车站需要进行换乘，老站受制于修建时间、工艺限制及周边复杂环境，无法再向外部空间扩容，需对老线车站站内进行改造，2号线积水潭站改造工程共分为四部分，其中2号线积水潭站西侧站厅改造涉及破除2号线西厅南侧侧墙，新建通道接口，在原轨行区上方新建站厅板，将现有西厅5.6m宽进出楼梯破除，新建3组3m宽楼梯，作为西厅进出站和换乘使用，乘客从新建换乘通道进入新建站厅板，通过步梯进入老线站台侯车实现换乘功能。新增站厅板位于地铁上行轨行区上方，结构与既有站厅板连接。采用钢骨混凝土结构，结构尺寸为43.9m，宽7.25m，板厚100mm,梁厚400mm,混凝土强度等级为C40，混凝土保护层厚度为15mm。

目前既有2号线处于运营状态，轨行区上方新增楼板施工势必对既有结构的安全性产生影响，同时车站扩建施工期间也会进一步加大对既有2号线运营影响，保障既有结构的安全和降低新增结构施工对地铁的运营的影响是本次工程的一个重难点问题[1]。

2 工艺原理

本工法的原理就是先拆除既有结构改造范围内的装修等设施，露出结构表面，在露出的侧墙结构表面新建板标高处植筋钻孔安装第一牛腿。在车站站台板处设置板下临时支撑后，进行站台板开洞，利用既有车站柱作为新建平台支撑结构，在既有结构钢柱外设置外包钢柱，在钢柱新建板标高焊接第二牛腿，在轨行区于第一牛腿和第二牛腿上安装钢梁，利用施做完成钢梁施做吊模，吊模材料为钢板、U型吊杆、H型钢组成，施作钢吊模，钢吊模包括型钢龙骨和钢平台底模，于钢梁上倒扣安装多个U 型吊杆，U 型吊杆的下端用钢垫板连接，型钢龙骨和钢平台底模由下至上依次设置在钢垫板上；夜间列车停运期间申报计划进行吊模施工，待吊模施工完成后，全天在轨行区预制钢吊模操作平台绑扎钢筋、支模、混凝土施工。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 封站客流导行措施

车站位于新街口北大街与德胜门西大街的交叉点处，周边临近居民区、安定医院、火箭军总医院、徐悲鸿纪念馆、积水潭医院、一五七中学、市教育学院西城分院、新华百货商场等单位及建筑，周边有40条公交线路。

未来为2号线与19号线换乘车站，车站平日客流总量为8.7万人次，全天进站量4.5万人次、出站量4.2万人次，早晚高峰客流增长明显。

本站是2号线的中间站，为地下双层车站，有站厅层、站台层两层，分离厅、岛式站台结构，车站共有5个出入口，分别为A口、B1口、B2口、C口、D口。

采取措施如下：

（1）在封站期间设置站外导向标识及站外引导标识牌，设置临时地面导向标识。（2）在封站期间，在路口处等人流量较多位置处，张贴通告，提前告知乘客积水潭站封站，并安排专人进行引导，有序引向其他交通工具。（3）封站期间在积水潭站各出入口设置专人与站区人员配合，对周边乘客进行宣贯及讲解。（4）配合运营公司在2号线沿途各站张贴公告，封站期间配合运营公司做好清车作业及终点站广播工作。

3.2 站厅层硬质隔离封闭

2号线积水潭站改造施工主要主要内容为新增站厅板施工涉及钻孔施工、拆除施工、钢结构施工、钢筋绑扎、混凝土浇筑等施工工序。为保证积水潭站封闭改造安全，列车正常运营，为了防止扬尘和烟尘影响列车正常运营，根据运营公司要求站内施工全封闭硬质隔离，符合“防火、防烟、防尘、防水”等相关要求，且列车正常行驶进站过程中产生明显的活塞风效应，车站内的活塞风过大会影响列车运行和站内硬质隔离的安全性[2]。

硬质封闭隔离总长73.36m，宽10.72m，高度2.9～4.3m，站台楼梯及站台板施工范围进行全封闭，在原西端厅楼梯处设置大门，立柱采用150×150mm×5mm镀锌方管，500×500×10mm钢垫板，通过4M12×110mm膨胀螺栓地面连接，立杆间距1m一道，柱间副龙骨采用50×50×3mm镀锌方管，间距1m布置。面板采用12mm火克板+2mm镀锌铁皮+12mm火克板三层组合板，硬质隔离顶部1.3m范围内铺设一层三防布，防止既有吊顶烟尘流入硬质隔离区域。火克板与横向支撑通过L型扣件进行固定，防火等级A1，耐火时间4h，接缝采用防火泥，站台板处设置2台焊烟净化器。

3.3 轨行区专项防护措施

3.3.1 轨行区屏蔽门防护

2号线站内改造施工过中，需对轨行区进行专业，涉及钻孔、预埋牛腿安装、钢柱安装、钢筋绑扎、模板安装及拆除涉及改造全周期，因轨行区需报点施工，且施工时间仅在列车停运期间0:00-3:30。为了保证施工期间防止屏蔽门砸伤，施工前安排专人负责安装屏蔽门防护架，防护架采用50×50×3.0mm方管，架子外包2mm厚度钢板，防护架长度4m，用防护架套屏蔽门内部处采用防撞软垫包裹。

3.3.2 轨行区轨道防护

对轨行区道床、走行轨、接触轨采用50×50×3mm方钢管骨架和15厚竹脚板组成的防护棚进行覆盖，并在上面铺设两层5mm陶瓷纤维布。确保轨行区作业消防、防砸措施到位。施工中产生废水，防护棚下设置水桶，对废水收集，同时备用拖布，施工完成后，对轨行区进行清理。

3.3.3 屏蔽门绝缘涂层修复措施

施工过程中因屏蔽门防护架安拆过程中造成屏蔽门绝缘层点状刮伤，对施工范围内屏蔽门绝缘层进行修复。

对破损划伤的绝缘层进行标记，采用苫布将划伤区域与正常区域分离，喷涂地铁电子设备透明绝缘防静电涂料，采用无气喷涂机喷涂400g/m2。

1、涂刷环保型防静电面漆第一遍：刷墙面时应先上后下。先将墙面清扫干净，再用布将墙粉尘擦净.环保型防静电面漆使用前应搅拌均匀，适当加水稀释，防止头遍涂料施涂不开，具体掺水量按生产厂家要求。干燥后复补腻子，待复补腻子干燥后用砂纸磨光，并清扫干净。

2、涂刷环保型防静电面漆第二遍：操作要求同第一遍，使用前要充分搅拌，如不很稠，不宜加水或尽量少加水，以防露底。由于乳胶溱膜干燥较快，应连续迅速操作，涂刷时从一头开始，逐渐涂刷向另一头，要注意上下顺刷互相衔接，避免出现干燥后再处理接头。

3.3.4 施工区域地面防护

在改造施工期间，为防止材料及设备搬运过程中对既有地砖破损，保证站内既有地面完整，满足地铁车站防火要求，对地面进行专项防护，防护施工时间同封闭围挡设施夜间进行施工，地面防护采用1层0.3mm三防布+一层12mm火克板+1层0.3mm三防布。因站内改造施工工期紧张，材料堆放、人员施工频繁造成地面防护表层破损，定期对破损位置修补更换一层表层0.3mm三防布。

3.3.5 站台板下电缆整理

站台板更换前提前对站台板下电缆进行整理，将电缆从托盘托架上方拆除，根据强弱电进行分类放置，根据电缆沟的宽度以及电缆的数量提前制作好防护盖板，防护盖板采用木方和竹胶板进行固定。

3.4 拆除既有站台板及新作支撑墙板

切割机沿剔凿边界线对站台面层及结合层进行切割，注意控制切割深度，然后使用电镐将大面积装修面及粘结层震裂，用钢錾子拆除站台板装饰面层及结合层，同样不得伤及相邻结构板；局部细微部分使用铁锤和钢钎配合避免破坏非剔除地面或其他设施。

在既有预制站台板上开洞时，将整幅预制板进行拆除下，新建板块，板两端为新增现浇混凝土墙板结构，新增墙厚度200mm，采用地泵进行浇筑。

3.5 外包钢管柱施工

利用既有车站站台层31轴-46轴区域范围内10根立柱施做外包钢柱，采用电动切割机剔除既有柱子下方站台板及原有柱子装修，柱饰面剔除高度为新建站厅板顶标高处，露出梁底及柱表面，柱脚采用12C25植筋，底板开孔φ28孔与柱脚底板穿孔塞焊，植入梁底深度不小于28d。

外包钢柱受制站内环境，无法成型运输到站内，将钢柱分为三节，现场拼接连接成整体，采用电葫芦吊装，提升点应为现有钢柱上端的1/3，钢柱下端应处于钢丝绳控制的位置。采用两台经纬仪对钢柱进行垂直度检测，然后将钢梁安装到位，并在钢柱与主梁高强螺栓连接后，用经纬仪对钢柱的垂直度和水平度进行检测。外包钢柱与原钢管柱之间采用粉细砂填充。

3.6 结构病害处理

治理范围为改造工作涉及到与已有结构的全部接触范围，主要治理措施如下：第一步清理装修等面层，露出结构构件表面；第二步清除损伤范围；第三步在构件接触面涂刷混凝土界面剂；第四步用灌缝胶修复裂缝；第五步用CGM灌浆料恢复损伤范围，形成构件正常截面；第六步截面表面涂刷钢筋阻锈剂；第七步截面表面涂刷混凝土保护液[3]。

3.7 轨行区侧墙扩底锚栓安装

在新增站厅板标高处安装钢梁牛腿，牛腿采用外伸式端板及8φ20扩底锚栓组成。夜间关闭轨道运行区后，拆除侧墙装饰面层和九孔砖，露出侧墙结构面后，搭设简易脚手架进行钻孔施工，施工完成后进行二次扩孔，待所有孔位满足设计图纸及规范要求，安装预制完成锚栓及外扩端板。钻孔过程中，产生大量废水，在钻孔处下方轨道设置接水桶，并在现场布置拖布，吸水纸处理流入轨道上废水。

3.8 轨行区钢梁安装

由于车站西端头厅新建楼板和楼梯部分需要在轨行区上方施工，受到列车限界和现场条件的影响，采用钢骨混凝土结构。新结构与现状端头厅结构之间设置变形缝。待外包柱及侧墙牛腿施工完成后，轨行区上方架设钢梁,站台板上方架设楼梯平台钢梁,钢梁与牛腿端板满焊，且钢梁端部栓孔与连接板栓钉连接。

3.9 钢吊模平台搭设

为了减少新楼板施工对地铁运营的影响,采用预制钢吊模工艺。施做前进行轨行区限界验算，根据2号线车辆设备检修既有参考资料得知列车高度为3510mm，设备限界3660mm，建筑限界3860mm，新建永久结构距离轨顶限界高度值不得小于3900mm，钢模平台距轨面高度3866mm，处于建筑限界以上。限界验算后预制钢吊模平台对列车运营无影响。

预制钢吊模平台采用HW140型钢作为主龙骨，根据吊板的跨度大小主龙骨南北分布，新建钢板的h型钢梁采用定制的ø32u吊杆吊装，每个主龙骨上安装14根吊杆，在主龙骨上铺设10mm厚钢板作为施工平台。

轨行区上方共计48张钢模板，对钢板进行编号处理，安装时按照钢板编号依次拼装即可。确保钢模不混乱使用，保证钢平台无缺漏。

每块钢板需事先按照吊杆尺寸钻孔，在每块钢板上焊接吊环两处，预先安装好钢丝绳拉至顶板吊环处，方便拆除模板。在钢板及车站结构相对应的位置打眼用钢筋制作固定销，以防止吊杆晃动。

平台与既有结构密闭性措施：（1）吊模拼缝处理：吊模钢板拼缝处进行搭接，搭接3cm，搭接缝处进行焊接，螺杆与钢模穿孔处采用发泡剂封堵。（2）吊模底部：钢板拼缝处采用网格纤维双面胶带进行封堵。（3）吊模两侧：邻近既有侧墙，钢板拼缝处采用发泡剂进行嵌缝处理。（4）吊模端头：梁板处封端采用木模进行封端，临时钢平台端头出设置竖向挡板，与四周钢平台焊接，挡板与平台通过连接三角钢板连接。

3.10 站厅板钢筋绑扎及支模

工人们在浇筑混凝土之前，把梁和板绑在平台上，在钢板上涂刷隔离剂。浇筑完成后进行养护，达到设计强度，夜间分段拆除钢平台及模板。

3.11 站内混凝土浇筑

由于2号线积水潭站无垂直孔洞，泵管无法垂直进入站内浇筑作业面，泵管弯头布置较多，且混凝土浇筑仅为夜间列车停运期间，项目租赁大功率泵车、特制混凝土水灰比、雇佣经验丰富砼工、租赁双套泵管。地泵设置在站外，受地形限制打灰过程中仍出现多次堵管，工作面内混凝土无法一次浇筑成型，施工过程中清理泵管及二次打灰，现场采用人工搬运混凝土施工。

3.12 凿除既有楼梯

拆除前仔细勘察现场，并对周围相邻结构、列车限界采取搭设围挡等相应的保护措施。围挡下半部分采用1.8m的硬质围挡，上半部分加设密目网（包括站厅护栏上），使得施工区域与运营区域完全分隔开，以保证站内乘客及列车的运营安全。

（1）拆除前以站台层结构立柱为界，在楼梯的下方及四周搭设满堂红脚手架，作为拆除的作业平台和楼梯的临时支撑，搭设方法及要求执行脚手架安全操作规程，并在楼梯下的站台铺设垫板，垫层厚度不宜小于50mm。为保证地铁的正常安全运营，本工程编制专门的脚手架搭设方案，由安全生产部审定，满足地铁建筑限界及设备限界要求。（2）拆除时采用先上后下的顺序进行，拆除时为确保拆除混凝土碎块流入轨行区内，在楼梯下方设置托架，逐段拆除楼梯，严禁上下同时作业。拆除的梯段不宜过大，对于结构内的钢筋采用气割设备将其熔断。（3）采用水钻连续钻孔切割时，选用孔径Φ108mm的水钻进行施工，切割1m的钻孔数为10个，孔位偏差不超过3mm。

3.13 新建换乘楼梯

待外扩楼板施工完成后，新建三组楼梯，楼梯一段搭在悬挑梁上时，待轨行区新增楼板施工完成后施工楼梯。

4 结语

既有车站外扩站厅板施工期间，未发生一起安全事故和质量施工，保证了施工安全和质量。采用这种结构形式具有保证既有地铁线路不间断安全运营前提下不支设模板，拆改加固量小、施工速度快等特点。