中建一局集团第一建筑有限公司 上海201103
[摘要]：郑州地铁6号线工业路站为明挖车站，路口有横穿车站主体，埋深10.56米，直径1.35m混凝土管道，日均流量5万方污水处理厂中水管道穿过，在设计、迁改过程中，应用了线路永久改迁、设计比选、管线提前改迁方案，另外，通过应用竖井逆作、暗挖顶管与明挖箱涵相结合综合施工工艺，工期缩短，成本降低，质量安全保障，取得了好的经济效益。本技术的成功应用，很好的解决了类似条件雨、污水管线迁改，道路保通与车站建设矛盾问题，值得推广应用。
[关键词]：明挖车站 中水管线 迁改 竖井逆作 顶管 明挖
1引言
随着城市建设的快速发展，地铁建设也逐步得到推广。明挖地铁车站在过道路时，需对各种市政管线进行迁移或原位保护，其中雨污水、中水管道的迁改，特别是横穿车站、深埋、大直径、无压重力流管道的改迁，对车站的建设影响很大。如何做到既保障市政管线的正常使用以及原有道路的通行，又能减少对车站工期和费用、安全的影响，设计方案的优劣与施工方法的合理性尤为重要。
2工程概况
2.1设计概况
工业路站为岛式车站，地下2层双柱三跨结构，总长243.3m，断面宽20.1m，底板埋深17.5m，覆土3.8m；车站南端单渡线为暗挖技术接盾构区间，北端为盾构接收。车站采用明挖法施工，道路导改采用车站中部设置隔离桩，倒边施工，确保交通正常运行。
2.2地质及水文情况
地质情况，54m深度范围内地层主要为第四系上更新统（Q3）粉质黏土、黏质粉土，第四系中更新统（Q2）粉质黏土、黏质粉土层，无地下水。埋深6.8-11m范围土③32（Q3al）黏质粉土质为黄褐色、稍湿、中密-密实，地质良好。
3施工难点和特点
中水管线改迁首先要保证其基本功能实现，包括过水量、水头、流速，做到不淤积、不溢流，满足需要；二是改迁设计方案优劣，直接影响到车站建设成本、施工进度；三是明挖箱涵段的质量关系车站北端盾构接收安全，因箱涵底与隧道管片净距只有35cm，必须杜绝盾构机近距离下穿涵底过程中出现涌水、沉陷事故发生，防止后期发生渗漏水事故；四是改迁各道工序均存在重大安全风险，逆做竖井、顶管作业、深基坑开挖均属于超过一定规模危大工程，存在重大危险源；管线接驳存在“蛙人”人身安全风险，废弃管线封堵影响到车站的防汛，防基坑受淹，至关重要。
4设计优化后方案
设计方案为：中水管线在征地范围内，由车站主体外北端106米位置进行永久改迁，设置1#井、5#井、3#井3个接收竖井和2#井、4#井2个工作竖井，其中1#井、5#井、4#竖井为逆作法（倒挂壁）竖井，2#井、3#井为明挖工作井和明挖接收井。
2#井→1#井段、4#井→5#井段、4#井→3#井段混凝土管道采用顶管法施工，顶管长度分别为101米、90米、32米。2#井→3#井段采用明挖箱涵。为减少因线路增长带来的水头损失，采取增大管径的方法，即管径由1350mm变为1600mm。附属结构出入口与迁改管道相遇位置，采用上跨管道方案。
5施工技术要点
5.1施工流程
管线、地质调查---方案优化比选---逆作竖井---明挖箱涵---顶管作业----井室、检查井---闭水试验、土方回填---新旧管道接驳、旧管封堵--端头井加固、附属跨越
5.2技术要点
5.2.1管线、地质调查
采用实地调查法和物探法，结合产权单位的竣工图，探明管道直径、材质、连接方式、施工工艺、线路走向、管底标高、埋深、流速流量、地质等基本参数，利用BIM技术绘制与地铁车站、盾构区间、规划线路之间的平面、立面、剖面关系图，编制参考资料，作为设计依据。
5.2.2方案优化比选
优先考虑永久改迁，结合征地红线、道路导改、市政规划预留、对车站及盾构区间的影响①，与产权单位、主管政府部门的协调等诸多因素，达到深度优化目标。
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本设计对包括管道临时改迁、盖挖法、车站位置平移、缩短车站长度、标高下落、管道倒虹吸、横穿车站等方案均进行了经济效益比对分析，最后决定采用站外永久改迁方案。
5.2.3逆作竖井（工作井、接收井）
1#井、5#井为在原管线路上新增接受井，4#井为工作井，均采用逆作法施工。施工工艺和设计尺寸应根据地质和管道尺寸、顶推设备大小来确定。竖井开口5000*5000mm，壁厚400mm为C25喷射砼衬砌，井壁下挂25mm四肢钢筋格栅骨架，竖向间距600mm,钢骨架之间采用角钢螺栓连接或者焊接。外层钢筋网片规格为Ф6.5mm＠150*150mm。井壁设置42mm注浆锚管，L=1500，间距1200*1200。
竖井边开挖边支护，要求循环进尺深度≤1m，做到最早封闭成环。底板600mm厚C30砼封底。机械设备采用20米长臂挖机1台，汽车吊25吨1台，配合人工土方开挖和钢格栅安装。
5.2.4明挖箱涵（下穿盾构段）
箱涵主要解决管道对下穿超近距离盾构区间影响，在盾构机穿越时出现土体上拱和土体沉降，控制沉降值在25mm以内。
箱涵长40米，宽*高1600*1400mm，明挖基坑深12m，边坡1:0.75，分2级台坡开挖。箱涵2端底部设4根C30素混凝土桩，桩底位于隧道底下2m。对于地质不良地段边坡，采用土钉挂网喷浆护坡，Ф14插筋土钉，长5米。边坡为80mm厚C20喷射砼，挂网6@150*150。
箱涵主要做好防渗漏工作。一方面，要求侧墙和顶板混凝土一块浇筑，侧墙与底板间预埋止水钢板。另一方面，在箱涵内壁涂刷防水涂料，防止涵内水由内向外渗流，影响隧道质量。
5.2.5顶管作业
管道采用Ш级C50直径1600mm钢筋混凝土F型钢承接口排水管，抗渗等级P8。顶管最长段为101m，计算最大顶力2550kn。后靠背C30混凝土，厚度300mm。
顶管顺序为4#井→3#井段、4#井→5#井段、2#井→1#井段。4#井至3#井段32米长，作为顶管试验段，获得各类数据和参数。如地质软弱，有地下水，采用机械顶管。本标段地质好，无地下水，采用人工顶管工艺。
采用320吨液压千斤顶单向顶进，用吊重能力2吨，半径5米的独臂把杆进行垂直吊运出土，用自制手控电动四轮小车进行管道内土方水平运输，功效高费用低。每日顶管平均进尺7.5米。
顶管完成后，管道外皮间隙注入水泥浆膨胀剂进行封闭，配合比为水：水泥：钙粉1：1：2；管片间缝隙，用双组分聚硫密封胶嵌缝，深度3cm，进行防水。
5.2.6闭水试验、土方回填
闭水试验分段进行，分段封堵，水头压力2米，按照《给水排水管道工程施工及验收规范》要求，砼管道1600直径，允许渗水量为50m3/24h·km。
基坑、检查井周回填土，要求箱涵周围回填土压实度≥0.95，采用分层回填分层压实方法。井周50cm回填土，用比例水泥：石灰：土=4:12:84的灰土回填。
5.2.8新旧管道接驳、旧管废除封堵
接驳在1#井、5#井室内同时进行，先将原有管道破口，再将中水改流进入新管道。用24厚砖墙砌筑封堵旧管，表面抹防水砂浆，做到无渗漏。
废除管道的封堵，需认真细致处理。一是在主体围护桩基成孔灌注过程中，采用钢筋笼外加2米高钢套筒，避免该位置砼浇筑时流失；二是在车站土方开挖时，做网喷混凝土、防水过程中，进行二次堵漏，做到夏季防汛万无一失。
5.2.10端头加固、附属跨越
车站北端头井盾构始发端地基采用水泥搅拌桩加固，加固长度6米，加固宽度超出盾构外缘3米，加固土体无侧限抗压强度0.8mpa；附属出入口与迁改管线相交位置，设2排桩进行保护，调整出入口底板标高从管顶跨越过后②，再做下行台阶进入站厅，解决了管线与附属的冲突。
8结语
通过设计比选，采用了永久改迁方案，新建管道采用逆作竖井法、非开挖暗埋敷设的顶管工艺，相比沉井法、明挖法具有出土量小、污染小，对地面建筑和道路影响小，对市民干扰小，埋地深对既有管线构筑物影响小的优点；另外，通过明挖箱涵、盾构端头井地基加固、附属出入口结构坡度调整跨越管道等综合施工技术，因地制宜，合理的解决了中水的永久改迁与车站建设的矛盾，确保了车站结构和盾构区间的施工，节约工期60天，节省成本84万元。为其他车站遇到雨、污水管道在类似条件下，如何解决施工难题，提供了可靠得参考依据。
参考文献：
①唐恩超，杜小伟. 《斜跨明挖隧道大直径雨水管道迁改及防护》.《铁路技术创新》. 2012年,（03）：79-81
论文作者:李林周,江月猛,程小龙
论文发表刊物:《防护工程》2019年13期
论文发表时间:2019/11/11
标签：车站论文; 管道论文; 盾构论文; 竖井论文; 管线论文; 顶管论文; 地质论文; 《防护工程》2019年13期论文;