火车站改造工程深基坑开挖施工对既有设备加固的技术

火车站改造工程深基坑开挖施工对既有设备的加固防护施工技术

摘 要 火车站改造工程包括站房、雨棚、地道、天桥、轨道、给排水、接触网等多中构筑物及管道，其中地道深基坑开挖对既有设备影响较大，如何根据工程实际，对基坑开挖技术的应用，以及对基坑周边既有设备站房及雨棚柱的加固及研究，找出相适应的一套处理方案。

关键词高铁 站内基坑开挖站房柱加固 雨棚柱加固

1、前言

近年来，国家经济高速发展，铁路建设进入全面发展阶段。年度久远的铁路车站在功能上已经不能满足使用需要，须要进行改造建设。本工程在运营的铁路站内新建旅客地道，同时穿越普速铁路和高速铁路两个场区。工程施工环境复杂、站内客流密集、铁路既有设备多、场地狭小、无施工便道可供大型机械进出场，建设风险高，施工难度大。工程实施以基坑开挖为关键，采用（围护桩+高压旋喷止水桩止水帷幕）的工法施工，对基坑周边既有设备采取钢支撑加固、托梁加固等措施，保证了铁路的行车安全、既有设备安全、站内旅客和作业人员的人身安全，保证了工期，减低了施工成本。对类似铁路站改项目具有借鉴意义。

2、对既有设备加固处理及案例分析

常州火车站，位于江苏省常州市，隶属于上海铁路局管辖，现为直属特等站。常州火车站分为南北广场，南广场为老京沪车站，北广场为沪宁城际高铁站。站场分城际场和客场，共设置五个站台十二条线路。

2.1施工环境

本改造工程为营业线及邻近营业线施工，站场改造由普速场站房向城际场站房逐步过渡，分步实施，期间为配合施工，虽然适当停用部分线路，但紧邻营业线施工，安全风险较大。施工区域在常州车站普速站场和城际站场，站场区域狭长、多为营业线（邻近）施工作业，且施工期间多与旅客进出站流线交叉重叠，站场区域难以集中施工用机具材料的摆（停）放，往往形成人员和机具设备排布不开，各施工班组平面交叉严重甚至相互干扰，影响施工作业效率的发挥；加之由于既有车站位置处于市中心，广场人流交织、多为客运服务设施，施工材料及拆除弃料运输困难。

2.2与既有设备位置关系

2.2.1与既有运营线的的位置关系

新建旅客地道，中心里程为京沪线SK1286+833.1（沪宁城际线K165+407.27）。洞身尺寸12m（净宽）×4m（净高）；新建旅客地道跨越5台7线（基本站台、2、3、4、5站台及客场上行2、Ⅳ、6道，下行Ⅰ、3、5道、城际6道）。深基坑开挖与既有线最短距离1.5m。

2.2.2与大雨棚柱基础的位置关系

既有大雨棚柱基础与基坑距离30cm。

2.2.3与站房柱的位置关系

站房柱位于深基坑的基坑中心位置。

3.深基坑支护体系设计思路

根据地质详勘报告,基坑采用的支护方案为：(1). "钻孔灌注桩+高压旋喷桩止水+二道支撑"的支护形式，第一道支撑设在地面下1.0米（750*800mm钢筋混凝土支撑）；第二道撑设在地面下5.0米（φ609*16mm）。(2).各阶段施工时坑内采用2台轻型井点降水设备疏干降水。

3.1围护桩设计

围护桩采用φ700@1000mm钻孔灌注桩，桩身砼采用C30砼。围护桩主要以粉土土层为桩端持力层，由于基坑南北地质情况差异较大，通道北侧部分区域有较厚的淤泥质土层，围护桩布置时，根据地质情况变化，选取基坑北侧最不利钻孔进行典型断面计算以确定围护桩长和桩身配筋。

3.2止水桩设计

沿地道基坑两侧纵向设置止水帷幕，止水帷幕采用两排高压旋喷桩，施工工艺为二管法，外排止水桩桩径为φ700@500mm，桩间止水桩φ700@1000mm，两排止水桩之间1100mm，并在转角处予以加强布置。

3.3降水设计

旅客地道基础为高压旋喷桩地基加固，基坑周边为封闭高压旋喷桩，基坑内渗水量大大降低，现场视土方开挖需要，设置轻型井点降水。

3.4基坑内支撑体系设计

基坑内支撑体系采用桩顶环形冠梁加竖向两道砼支撑结构，其中桩顶冠梁截面700*850mm钢筋混凝土结构。旅客地道：第一道支撑采用砼主支撑，截面为700×850mm，第二道支撑采用钢支撑（φ609*16mm）。

4.既有设备的加固设计

4.1站房柱加固-托梁换柱设计

既有出站口站房柱位于改造后旅客地道内，平面位置位于改造后旅客地道基坑中间部分，同时此处框架柱的基础顶面在改造后出站通道底板板顶以上。因此对站房柱进行加固，把此柱基础加深至改造后的旅客通道底板以下，保证站房柱的稳定。

受力体系与思路：

4.1.1基坑围护桩结构施工完成。

4.1.2改造柱上钻孔，植入化学锚栓，焊接锚板及牛腿。

4.1.3地道基坑开挖，开挖至改造柱基础基顶标高（-2.2m）,在新建临时托梁桩基和既有改造改造柱基础之间设置支护，避免在新基础施工时对原基础地基的扰动。

4.1.4继续开挖出站通道基坑，施工出站通道底板和侧壁结构，注意由于新建临时托换结构要和出站通道合并浇筑，施工出站通道时要预留出临时托换结构区域。

4.1.5施工临时托换结构，与附件地道底板共同浇筑，待施工完毕后设置改造柱四周托换设施（千斤顶及满堂脚手架等卸载措施）对改造柱进行卸载。

4.1.6按施工图截断改造柱，并挖除改造柱原地下基础，接长改造柱，施工新基础。

4.1.7浇筑剩余出站通道侧壁，底板及顶板结构，出站通道、临时托换结构及改造后柱基础结构整体浇筑完毕。

4.1.8待所有新建结构混凝土强度达到设计值后，撤除卸载设施，切除临时托换结构（部分出站通道内的临时托换柱及托换梁）。

4.2大雨棚柱加固设计—采用混凝土挡墙+钢支撑体系

4.2.1混凝土挡板加固体系

雨棚柱段无空间施工围护桩，此段采用500mm厚的C30钢筋混凝土挡土板。此段基坑分层挖土，挡土板采用逆作法施工，且此板需与两侧的挖孔桩冠梁连接，便于整体受力。

4.2.2雨棚柱支撑体系

随时监测雨棚柱的变形，严禁施工机械设备与雨棚柱碰撞，开挖时对雨棚承台进行支撑。支撑采用φ609*16mm钢支撑。

5．结论

随着我国高速铁路的快速发展，施工情况日趋多样化、复杂化。为适应铁路发展特别是车站改造的需要，邻近既有线深基坑开挖施工对既有设备加固防护施工技术的研究，实用性强，安全性高，适用性广，具有较强的推广应用价值。

参考文献

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[2]国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）

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[8]《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013

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[10] 国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

[11]《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013