火車站改造工程深基坑開挖施工對既有設備的加固防護施工技術
摘 要 火車站改造工程包括站房、雨棚、地道、天橋、軌道、給排水、接觸網等多中構築物及管道，其中地道深基坑開挖對既有設備影響較大，如何根據工程實際，對基坑開挖技術的應用，以及對基坑周邊既有設備站房及雨棚柱的加固及研究，找出相適應的一套處理方案。
關鍵詞高鐵 站內基坑開挖站房柱加固 雨棚柱加固
1、前言
近年來，國家經濟高速發展，鐵路建設進入全面發展階段。年度久遠的鐵路車站在功能上已經不能滿足使用需要，須要進行改造建設。本工程在運營的鐵路站內新建旅客地道，同時穿越普速鐵路和高速鐵路兩個場區。工程施工環境複雜、站內客流密集、鐵路既有設備多、場地狹小、無施工便道可供大型機械進出場，建設風險高，施工難度大。工程實施以基坑開挖為關鍵，採用（圍護樁+高壓旋噴止水樁止水帷幕）的工法施工，對基坑周邊既有設備採取鋼支撐加固、託樑加固等措施，保證了鐵路的行車安全、既有設備安全、站內旅客和作業人員的人身安全，保證了工期，減低了施工成本。對類似鐵路站改項目具有借鑑意義。
2、對既有設備加固處理及案例分析
常州火車站，位於江蘇省常州市，隸屬於上海鐵路局管轄，現為直屬特等站。常州火車站分為南北廣場，南廣場為老京滬車站，北廣場為滬寧城際高鐵站。站場分城際場和客場，共設置五個站台十二條線路。
2.1施工環境
本改造工程為營業線及鄰近營業線施工，站場改造由普速場站房向城際場站房逐步過渡，分步實施，期間為配合施工，雖然適當停用部分線路，但緊鄰營業線施工，安全風險較大。施工區域在常州車站普速站場和城際站場，站場區域狹長、多為營業線（鄰近）施工作業，且施工期間多與旅客進出站流線交叉重疊，站場區域難以集中施工用機具材料的擺（停）放，往往形成人員和機具設備排布不開，各施工班組平面交叉嚴重甚至相互干擾，影響施工作業效率的發揮；加之由於既有車站位置處於市中心，廣場人流交織、多為客運服務設施，施工材料及拆除棄料運輸困難。
2.2與既有設備位置關係
2.2.1與既有運營線的的位置關係
新建旅客地道，中心裏程為京滬線SK1286+833.1（滬寧城際線K165+407.27）。洞身尺寸12m（淨寬）×4m（淨高）；新建旅客地道跨越5台7線（基本站台、2、3、4、5站台及客場上行2、Ⅳ、6道，下行Ⅰ、3、5道、城際6道）。深基坑開挖與既有線最短距離1.5m。
2.2.2與大雨棚柱基礎的位置關係
既有大雨棚柱基礎與基坑距離30cm。
2.2.3與站房柱的位置關係
站房柱位於深基坑的基坑中心位置。
3.深基坑支護體系設計思路
根據地質詳勘報告,基坑採用的支護方案為：(1). "鑽孔灌注樁+高壓旋噴樁止水+二道支撐"的支護形式，第一道支撐設在地面下1.0米（750*800mm鋼筋混凝土支撐）；第二道撐設在地面下5.0米（φ609*16mm）。(2).各階段施工時坑內採用2台輕型井點降水設備疏幹降水。
3.1圍護樁設計
圍護樁採用φ700@1000mm鑽孔灌注樁，樁身砼採用C30砼。圍護樁主要以粉土土層為樁端持力層，由於基坑南北地質情況差異較大，通道北側部分區域有較厚的淤泥質土層，圍護樁佈置時，根據地質情況變化，選取基坑北側最不利鑽孔進行典型斷面計算以確定圍護樁長和樁身配筋。
3.2止水樁設計
沿地道基坑兩側縱向設置止水帷幕，止水帷幕採用兩排高壓旋噴樁，施工工藝為二管法，外排止水樁樁徑為φ700@500mm，樁間止水樁φ700@1000mm，兩排止水樁之間1100mm，並在轉角處予以加強佈置。
3.3降水設計
旅客地道基礎為高壓旋噴樁地基加固，基坑周邊為封閉高壓旋噴樁，基坑內滲水量大大降低，現場視土方開挖需要，設置輕型井點降水。
3.4基坑內支撐體系設計
基坑內支撐體系採用樁頂環形冠樑加豎向兩道砼支撐結構，其中樁頂冠樑截面700*850mm鋼筋混凝土結構。旅客地道：第一道支撐採用砼主支撐，截面為700×850mm，第二道支撐採用鋼支撐（φ609*16mm）。
4.既有設備的加固設計
4.1站房柱加固-託樑換柱設計
既有出站口站房柱位於改造後旅客地道內，平面位置位於改造後旅客地道基坑中間部分，同時此處框架柱的基礎頂面在改造後出站通道底板板頂以上。因此對站房柱進行加固，把此柱基礎加深至改造後的旅客通道底板以下，保證站房柱的穩定。
受力體系與思路：
4.1.1基坑圍護樁結構施工完成。
4.1.2改造柱上鑽孔，植入化學錨栓，焊接錨板及牛腿。
4.1.3地道基坑開挖，開挖至改造柱基礎基頂標高（-2.2m）,在新建臨時託樑樁基和既有改造改造柱基礎之間設置支護，避免在新基礎施工時對原基礎地基的擾動。
4.1.4繼續開挖出站通道基坑，施工出站通道底板和側壁結構，注意由於新建臨時託換結構要和出站通道合併澆築，施工出站通道時要預留出臨時託換結構區域。
4.1.5施工臨時託換結構，與附件地道底板共同澆築，待施工完畢後設置改造柱四周託換設施（千斤頂及滿堂腳手架等卸載措施）對改造柱進行卸載。
4.1.6按施工圖截斷改造柱，並挖除改造柱原地下基礎，接長改造柱，施工新基礎。
4.1.7澆築剩餘出站通道側壁，底板及頂板結構，出站通道、臨時託換結構及改造後柱基礎結構整體澆築完畢。
4.1.8待所有新建結構混凝土強度達到設計值後，撤除卸載設施，切除臨時託換結構（部分出站通道內的臨時託換柱及託換樑）。
4.2大雨棚柱加固設計—採用混凝土擋牆+鋼支撐體系
4.2.1混凝土擋板加固體系
雨棚柱段無空間施工圍護樁，此段採用500mm厚的C30鋼筋混凝土擋土板。此段基坑分層挖土，擋土板採用逆作法施工，且此板需與兩側的挖孔樁冠樑連接，便於整體受力。
4.2.2雨棚柱支撐體系
隨時監測雨棚柱的變形，嚴禁施工機械設備與雨棚柱碰撞，開挖時對雨棚承台進行支撐。支撐採用φ609*16mm鋼支撐。
5．結論
隨着我國高速鐵路的快速發展，施工情況日趨多樣化、複雜化。為適應鐵路發展特別是車站改造的需要，鄰近既有線深基坑開挖施工對既有設備加固防護施工技術的研究，實用性強，安全性高，適用性廣，具有較強的推廣應用價值。
參考文獻
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