中铁五局集团成都工程有限责任公司 四川成都 610073
摘要：新建车站与盾构隧道接驳时往往需要对部分既有管片结构进行拆除，而车站施工过程中的土体开挖会造成土体对管片的约束作用降低，管片结构稳定性下降，极易出现结构连续性倒塌。对此，研究依托成都地铁9号线孵化园换乘车站，分析了基坑内既有管片结构拆除方案，提出了管片拆除前设置纵向拉紧装置及采取临时支撑加固的方法，给出了合理的管片拆除顺序、拆除工艺及吊装工艺，有效的保障了既有管片结构的拆除，可为今后同类工程提供借鉴。
关键词：换乘车站、基坑、管片、安全拆除
1 引言
近年来，我国城市轨道交通建设迅猛发展，越来越多的城市建成轨道交通运输网。随着轨道交通运输网络的建成，多线换乘车站也逐步增多。换乘车站建设过程，新建车站与既有车站及区间的联通接驳显得尤为重要。换车车站与盾构隧道联通接驳时往往需要对部分既有管片结构进行拆除。而车站施工过程中的土体开挖会造成土体对管片的约束作用降低，管片结构稳定性下降，极易出现结构连续性倒塌[1]。对此，开展换乘车站基坑内盾构隧道管片安全拆除技术的研究显得尤为必要。
针对盾构隧道管片拆除国内外已有部分研究成果，段俊萌[2]运用数值模拟、现场试验等方法，明确了联络通道施工对大直径铁路盾构管片的受力变形规律，得出了先拆除侧盾构管片开口边缘处为整个结构的薄弱环节。刘义[3]分析在区间盾构隧道基础上扩挖双层地铁车站的施作方案得出盾构隧道与车站接驳处应力出现集中的结论。杨世东[4]采用有限元法分别研究单次拆除1环、2环、3环、4环管片时地层及管片的位移及应力变化，结果显示随着一次拆除管片环数的增加围岩拱顶竖向位移逐渐增大并出现连通的塑性区。彭智勇[5]研究了国内外在盾构隧道基础上扩建车站的工程案例提出可拆除管片应设计成组合安装、分块拆除方式。上述研究分析了管片拆除的力学特性，但研究未给出合理的加固及拆除措施。对此研究依托成都地铁9号线孵化园换乘车站，分析了基坑内既有管片结构拆除方案，希望该研究成果可以为国内外同类工程提供借鉴。
2工程概况
2.1工程位置
孵化园站是成都地铁9号线一期工程的中间站，位于天府大道与交子南一路之间，沿锦城大道路中呈东西向布置，车站总长428.1m，为双柱三跨地下二层（局部三层）岛式站台车站，与既有1号线及在建18号线呈三线换乘。在建18号线车站位于锦城大道与天府大道交叉路口西北侧，沿天府大道西侧呈南北向布置，为地下三层岛式站台车站，与9号线孵化园采用“L”节点换乘，见图1。
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图3 拆除管片分布图图4 拆除管片内景图
3 管片拆除加固措施
9号线车站与换乘18号线节点内盾构隧道施作完毕后开始进行基坑开挖，基坑逐步开挖至管片顶处，同时需对盾构隧道施工设施进行拆除，需拆除的设施主要为盾构施工铺设的轨道、给排水管路、高压电缆、淤泥及废弃袋等。盾构隧道拆除前，为了防止换乘节点范围内管片拆除后，相邻的管片失去挤压力出现松动，影响管片的防水效果，首先对南侧端头近洞10环管片所有螺栓进行再次紧固，并设置管片纵向拉紧装置及临时支护装置。
3.1 纵向拉紧装置
车站范围内管片拆除时，由于前方应力松弛，引起端头洞门管片松动，使得管片环与环之间的间隙被拉大，易造成漏水或漏泥现象。为避免管片拆除带来的不利影响，管片拆除前，端头洞门位置10环范围内的管片均需安装纵向拉紧联系装置，直至车站侧墙达到强度后方可拆除。纵向拉紧装置通过槽钢连接注浆吊装孔内预埋件实现相邻管片环的拉紧，槽钢型号为[14b，槽钢与预埋件通过螺栓及特制螺纹连接，见图5。
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图6 临时支撑
4 管片拆除施工技术
4.1 管片拆除顺序
考虑管片为错缝拼装，管片拆除采用逐环拆除，结合基坑支撑体系情况，考虑先拆除中间支撑间距较大的管片，拆除顺序为14→13→12→11，最后由车站中间向两端顺序拆除10→1、15→24，左右线分四个作业面同时进行。管片由7块组成，先拆除上半部4块管片，再拆除下半部3块管片，管片分块布置图见图7。
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图7 管片分块情况
上半环拆除顺序：当封顶块右偏时，先拆除F<B>、L<B>2块，再分别拆除L<B>1、B<B>4块；当封顶块左偏时，先拆除F<B>、L<B>1块，再分别拆除L<B>2、B<B>1块。下半环拆除顺序：当封顶块右偏时，先拆除B<B>1块，再拆除B<B>3块，最后拆除B<B>2块；当封顶块左偏时，先拆除B<B>4块，再拆除B<B>2块，最后拆除B<B>3块。
管片拆除前，先将管片拆除范围内土方统一逐层开挖至管片顶端，随后采用小挖机开挖至管片定下方3.77m处，最后用小挖机和人工风镐清理土体及管片壁后注浆层至管片起拱线下1m处，由于此时管片尚未拆除，小挖机可在完整的隧道管片上进行土方清理，土体开挖过程中及时进行桩间锚索打设及网喷支护。依据管片拆除顺序分别吊出上半环四环管片，并吊出，随后采用小挖机开挖下部土体至管片起拱线下3m处，小挖机可站在已拆除管片原位置上，从侧面清理土体及固结浆液。土体开挖结束后按照下半环拆除顺序对管片进行拆除及吊出，每拆除4整环管片后进行桩间网喷支护施工，管片全部拆除后，开挖剩余土体至基坑底部。
4.2 管片拆除工艺
管片拆除顺序为：拆除管片六角螺栓，凿通管片吊装孔，在管片环向螺栓孔及吊装孔中安装特制吊具，按照顺序拆除管片连接螺栓，见特制吊装螺栓挂在吊绳上，管片用吊车吊至地面。
首环管片拆除：首环编号为14，先将14环与13环间的纵向连接螺栓全部取出，在14环管片上，靠近13环的边缘处打一圈环向水钻，卸除管片纵向顶力，将该环分块拆除；先拆除F<B>、L<B>1块，凿穿吊装孔，在吊装孔中安装特制吊装螺栓，并通过钢丝吊绳与吊车吊钩连接，缓慢起吊钢丝绳，使钢丝绳处于拉直但管片不受拉力状态，卸除其环向螺栓螺母与纵向螺栓螺母（采用管片螺栓作为顶出工具，用铁锤击打管片螺栓），随后吊出；再利用管片上端2个环向螺栓孔进行吊装，逐步拆除该环其他管片，见图8。
其他管片拆除：根据土层开挖分层，管片拆除分上、下两部分进行，先上后下逐环拆除，拆卸起吊方式基本相同。
4.3 管片吊装工艺
管片拆除后采用200t汽车吊吊装，吊装前先检查吊用绳索、吊具、卡具及每块管片的吊环是否完整有效，须复查环纵连结螺杆是否拆除完，在确保无遗漏且起吊管片与其它管片、连结体完全脱离后方可吊起管片。将每块管片拼装孔位置凿穿，安装穿心螺栓。吊装前检查穿心螺栓是否安装牢固。
由于管片拆除范围上部有3道基坑支撑，且两端附近由于受基坑支撑影响，不具体管片吊装条件，管片拆除后应垂直下放，利用装载机水平运至基坑中部后，再采用汽车吊吊出地面。管片起吊时应选取好吊起点位并拉好缆风绳控制方向，避免因管片旋转或摆幅过大而碰撞到支撑或作业人员。缆风绳至少两根由两人配合完成，角度由现场实际情况而定。管片吊装时应由专人指挥，同时专职安全员须进行旁站监管，及时制止违规操作，吊装过程中，管片下方严禁站人。
5 结论
新建车站与盾构隧道接驳时往往需要对部分既有管片结构进行拆除，而车站施工过程中的土体开挖会造成土体对管片的约束作用降低，管片结构稳定性下降，极易出现结构连续性倒塌。对此，研究依托成都地铁9号线孵化园换乘车站，分析了基坑内既有管片结构拆除方案，得出如下结论：
（1）为了防止换乘节点范围内管片拆除后，相邻的管片失去挤压力出现松动，研究提出了管片拆除前设置纵向拉紧装置及采取临时支撑加固的方法，有效的保障了管片的稳定性。
（2）根据管片分布，提出了管片纵向及横向拆除顺序，并明确了土体开挖与管片拆除的对应关系。
（3）提出了首环管片、其他管片的拆除工艺，并给出了管片拆除后的吊装工艺，保障了管片拆除及吊装的安全性。
参考文献
1、吴圣智，黄群伟，王明年，姜志毅，刘大刚.回填层与管片组合结构的支护性能及模型试验研究[J].中国铁道科学，2018，39（05）：73-79.
2、段俊萌.盾构隧道联络通道施工管片力学响应研究[D].北京交通大学，2019
3、刘义.地下铁道并行盾构隧道扩建车站结构的理论与试验研究[D].北京工业大学，2018.
4、杨世东，贺维国，傅鹤林，何永礼，刘科，杨泾炜.复合式衬砌置换缺陷盾构隧道管片技术在实际工程中的应用[J].隧道建设（中英文），2018，38（03）：444-455.
5、彭智勇.运营条件下盾构区间扩建地铁车站关键结构力学状态研究[D].北京交通大学，2016.
作者简介：龙秀堂（1974—），男，湖南花垣人，大学本科，高级工程师，主要从事铁路工程建设施工工作。
论文作者:龙秀堂
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年21期
论文发表时间:2020/2/28
标签：管片论文; 盾构论文; 车站论文; 基坑论文; 螺栓论文; 隧道论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2019年21期论文;