摘要：在城市地铁车站后期建设的出入口设计与施工过程中，采用矩形顶管施工技术及弃壳接收技术，可有效降低管线迁改及交通疏解工程难度，将复杂外部环境下地铁出入口的建设变为可能，加快城市公共交通系统的建设。
关键词：矩形顶管；弃壳；接收
Abstract: In the entrance design and construction process of post construction of city subway station, the rectangular pipe jacking construction technology and abandoned shell receiving technology, can effectively reduce the pipeline Qiangai and traffic engineering difficulty, the complex external environment of the construction of the subway entrance is possible, accelerate the construction of city public traffic system.
Key words: Rectangular pipe jacking; Abandoned shell; Receive
1 引言
在城市地铁工程建设阶段，由于受到征地拆迁、管线迁改、交通疏解等因素的制约，部分地铁车站出入口未能按设计图纸与车站主体同步完工，造成较多车站仅在道路单边建有出入口。地铁线路开通运营后，带动了周边经济快速繁荣，人流、车流大量增加，道路单边出入口已不能满足市民出行的要求，迫切需要在道路另一侧尽快增建出入口通道。
由于地铁运营后周边建筑物更加密集、道路交通更加繁忙，增建出入口通道基本不具备明挖施工的条件，随着矩形顶管施工技术的日益成熟，其建设实施变为了可能。顶管施工工艺占地面积小，对现状交通基本不产生影响，顶进通道完成后地面沉降小，非常适用于繁华地段地铁增建出入口的施工。常规矩形顶管施工是在到达接收井后进行顶管机吊出，而施工接收井，又需要进行占道开挖，其对交通的影响也比较严重。采用弃壳接收施工技术，可将交通影响降低到最小。
2 工程概况
广州市轨道交通五号线科韵路站Ⅲ号出入口位于黄埔大道东与科韵路交叉东南角，出入口自南向北横穿黄埔大道，其中过黄埔大道段采用矩形顶管法施工。
科韵路站位于黄埔大道自西向东车道下方，已处于运营阶段。新建Ⅲ号出入口与车站站厅层在中间车道位置对接。采用弃壳接收方案不设置接收井，顶管机顶进至原地铁车站围护结构连续墙位置后停机，然后切割拆解顶管机刀盘、动力装置及内部机电设备等，拆解后的构件退运至顶管始发井吊出。
Ⅲ号出入口与科韵路站斜交，顶管完成后尚存在平面上呈三角形的暗挖段，轴线长度0.74m，采用人工暗挖法施工。机壳及人工暗挖段钢筋混凝土内衬与车站预留口暗梁暗柱接顺，最后破除车站预留口混凝土衬墙，形成贯通的地下通道。
3 弃壳与暗挖区间加固止水
根据地质勘探资料，弃壳与暗挖区存在<3-1>、<3-2>透水砂层，且地下水与珠江连通，受珠江潮汐影响严重。
为了防止顶管机弃壳拆解及人工暗挖段施工过程中发生涌水、坍塌等安全风险，采用Ф600 双管旋喷桩对地基进行加固。加固范围原则为：通道两侧不少于2m，顶管机工具头嵌入加固体不少于4排旋喷桩，加固深度需穿透砂层进入相对不透水层不少于1.5m。
旋喷桩加固平、剖面图如图1。
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4 弃壳拆解
矩形顶管机顶进至设计位置后，依次拆解顶管机内部机电系统、动力系统等构件，并切割顶管机端面板及刀盘，切割拆解的构件退运至始发井吊出，剩余顶管机外壳留置在土体中作为弃壳段初期支护。
图2 顶管机拆解前后对比
顶管机解体后，为满足弃壳段内衬钢筋安装的要求，尚需切割机壳上的加强肋板，仅剩余30mm厚的钢壳，需对钢壳体受力状态进行验算，确保施工过程安全。
顶管机上部覆土埋深为4.5m，土体容重为18kN/m3，土体粘聚力为10kPa，内摩擦角为15°。根据钢壳体受力特征，对其进行受力简化，其受力简图如图3所示。
图3 钢壳体受力简图
钢壳体受到的轴力、剪力、弯矩如图4所示。
a) 轴力(kN) b) 剪力(kN)
c) 弯矩(kN?m)
图4 钢壳体轴力、剪力、弯矩图
根据验算，顶管机弃壳拆解后，留置在土层中的钢壳强度不能满足受力要求，需采取架设支撑立柱的加固措施，支撑立柱在弃壳段内衬混凝土达到设计强度后方可拆除。
图5 架设钢壳支撑立柱
5 暗挖段开挖施工
开挖断面6.0m×4.3m，土方分层分块开挖，横向三块，上下两层，开挖分块顺序如图6所示。
图6 暗挖区间分块开挖示意图
暗挖区间开挖施工顺序：1号块开挖至连续墙边→安装1号块顶部工字钢→2号块开挖至连续墙边→安装2号块顶部工字钢→3号块开挖至连续墙边→安装3号块顶部及左侧工字钢→4号块开挖至连续墙边→5号块开挖至连续墙边→6号块开挖至连续墙边→安装6号块左侧工字钢→喷射20cm厚混凝土→初支背后注浆。
图7 暗挖区间初支布置
6 弃壳与暗挖段内衬施工
弃壳与暗挖段内衬混凝土采用地泵浇筑，泵车放置在始发井内，通过泵管连接到浇筑作业面。
内衬顶板采用钢模板，弃壳与暗挖段顶板面积约30m2，模板上共预留6个灌注孔，均匀布置。灌注孔由钢模板、混凝土导管及止流蝶阀预制而成，灌注混凝土时可依次启用灌注孔，通过止流蝶阀的启闭控制，防止已灌注的混凝土从灌注孔倒流。
图8 预制钢模板 图9 止流蝶阀
图10 安装后的灌注孔
7 监测成果
顶管机到达弃壳位置至弃壳与暗挖段内衬浇筑完成期间，对作业面上方路面进行沉降监测，监测频率为1次/天。经数据统计，施工期间路面最大沉降仅17mm。
图11 监测数据统计
8 弃壳接收技术应用注意事项
对于顶管机刀盘与车站既有围护连续墙之间尚剩余局部土方需人工挖除的项目，需确保加固止水的效果满足要求，在开挖前先钻孔探查，若发现加固区存在渗漏水，应进行补注浆处理，防止施工过程出现涌水涌砂，以保证施工安全。
9 结论
采用大截面矩形顶管弃壳接收施工工艺后，解决了无法施工接收井的施工难题，顺利完成了地铁出入口地下通道贯通，黄埔大道路面沉降及暗挖隧道拱顶下沉量均满足设计和施工规范要求，确保了黄埔大道交通正常行驶，取得了成功。
该技术在已建地铁车站、地下室、地下车库、地下商场等新增出入口通道项目建设中具有广阔的应用前景。
参考文献
[1]张新闯，康晨亮.地铁暗挖大断面CRD工法二衬施工技术.建筑科技与管理学术交流会，2014.
[2]GB50204-2015混凝土结构工程施工质量验收规范. 北京：中国建筑工业出版社，2014.
论文作者:曹忠于1,肖长敬2, 张国强3
论文发表刊物:《防护工程》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/22
标签：出入口论文; 顶管论文; 矩形论文; 地铁论文; 内衬论文; 车站论文; 壳体论文; 《防护工程》2017年第12期论文;