城市双线隧道车站施工工艺优化浅析

前言：本站为你精心整理了城市双线隧道车站施工工艺优化浅析范文，希望能为你的创作提供参考价值，我们的客服老师可以帮助你提供个性化的参考范文，欢迎咨询。

摘要：针对城市双线隧道施工过程中的地表沉降、基坑坍塌等安全问题，本文对重庆轨道九号线中央公园城车站分段分层开挖工法进行了优化，充分利用其土体抗力保证围护结构的稳定，并在支模体系中采用盘扣满堂支架体系，局部中板、顶板（28～32轴）采用碗扣满堂支架体系，并对主体结构模板支架搭设参数进行了分析。最后应用Revit软件对中央公园城东站外部主体、内部结构和乘车大厅进行了BIM建模，并进行了整体车站的虚拟漫游，可视化的指导了全过程施工，节约了成本，为其它工程提供了思路。

关键词：城市隧道；基坑开挖；支模体系；BIM建模

1工程概况及特点

1.1项目简介

重庆轨道九号线中央公园东站位于重庆市渝北区空港新城同茂大道与和庆路交叉口，处于重庆市北向发展的热点区域，东抵江北机场、两路城区，西达悦来、国博片区。车站沿和庆路南北向敷设，与10号线中央公园东站十字交叉，采用通道换乘。同茂大道现状道路宽约20m，地面交通繁忙；和庆路宽约15m，地面交通疏松。中央公园东站为明挖地下三层（局部两层）双跨岛式车站，南北走向。车站起终点里程YDK35+899.863～YDK36+166.863，车站总长267m。标准段宽21.66m，车站设计纵坡为0.2％。车站纵向第1～12轴为两层结构（负一层净高8.65m，负二层净高6.49m），第12～32轴为三层结构（负一层净高6m，负二层净高6.25m，负三层净高6.49）。车站底板、顶板、侧墙厚度为900mm，中板厚度为400mm。

1.2车站基坑施工难点

①控制标准严格。地下车站对防水、结构内净空、工程质量要求高，要求使用年限为100年。②工程协调量大。地铁参建单位包括建设、勘察设计、施工、监理、监测、检测、和材料设备供应等单位，专业多、项目多、环节多、接口多，作业时交叉，组织协调量大。同时，工程与周边社区居民、与工程周边环境的权属与管理单位的利益攸关、关系密切，沟通协调难度大。③安全风险大。车站主体结构施工都在深基坑内作业且交叉施工作业时多，不按施工方案实施，易发生安全事故[1-6]。

2城市双线地铁车站基坑施工安全管理

基坑开挖以保证周围环境安全及节点工期为原则。土方开挖的顺序方法遵循竖向分层，台阶式、快速开挖、快速支撑、中部拉槽、随挖随撑、严禁超挖、确保工程安全质量前提下快速施工的原则。基坑开挖必须在开挖影响范围内的冠梁及桩体达到设计强度后方可进行。基坑开挖时，其纵横向边坡放坡应根据地质、环境条件采取安全坡度，边挖边运，严禁在基坑顶边缘堆土。纵向放坡开挖时，应在坡顶外设置截水沟或挡水土堤，防止地表水冲刷坡面。基坑开挖后，应及时设置坑内排水沟和集水井，防止坑底积水。挖土机械和车辆不得直接在支撑上行走操作，严禁挖土机械碰撞支撑、立柱、围护桩，钢支撑顶面严禁堆放杂物。控保区内土石方开挖采取“机械切割、炮机破碎、挖机装载、渣土外运”的方式施工；控制保护区域外开挖采取控制性爆破方式，最大限度减小对十号线结构的影响。机械挖土时，坑底应保留30cm厚土层用人工挖除整平，防止坑底土扰动。

2.1地铁车站基坑开挖准备

①土方开挖前，场内管线及周边调查清楚，处置妥当。②土方开挖施工前，保证钻孔桩及冠梁达到设计要求的强度，保证基坑稳定安全。③基坑围护已经封闭，且已经达到设计强度。④备足排除基坑积水的抽水设备，地面排水系统完善。⑤开挖前弃土场地已落实好。⑥各种应急物资准备齐全。⑦各种监控量测初始值采集完成。⑧各上岗操作人员经过培训合格。⑨各机械设备进行了报验。⑩钢支撑、钢围檩经验合格，并运到施工现场。11基坑周边防护栏杆安装完毕，防护网到位并验收合格。

2.2地铁车站基坑开挖方法优化

采用反铲挖掘机配合自卸汽车运输，开挖自上而下，分层分段开挖，如图1所示。土层台阶高度或厚度不宜大于2.0m，其综合纵坡土层不能陡于1:3；岩层纵坡不得大于1:0.5，开挖台阶高度或厚度不宜大于8m。第一层土方平挖至混凝土支撑下底处，在基坑横向中间拉槽开挖，每层纵向拉槽的长度不大于基坑宽度（23.66-27.96m），沿围护桩两侧各留3.0m宽平台，槽底至平台坡度为1：0.75，保证施工第一道混凝土支撑安全顺利完成，每道支撑均按照设计图纸进行架设。为充分利用其土体抗力保证围护结构的稳定，可利用此平台及时进行封堵围护结构的渗漏水和进行钢支撑及钢围檩的安装，可以确保在钢支撑施工时土方开挖照常进行，以加快施工进度。在进行下面一层土方开挖前分两次再挖除预留平台部位的土方，保证与拉槽开挖同步，如图2所示。开外到第一道钢支撑下方0.5m时，施工第一道钢围檩、安装钢支撑；桩间挂网喷混凝土；开挖至第二道钢支撑下方0.5m时，施工第二道钢围檩、安装钢支撑，以此类推开挖至距基底标高30cm时，采用人工清底。基坑土石方从车站大里程端向小里程端开挖，马道按照14%的坡度放坡，渣土直接装车外运，开挖至南端基坑收口时采用吊车或塔吊垂直提升至地面。基坑开挖在距基底面标高以上0.3m时停止开挖，剩余土石方采用人工挖除，挖至设计标高后检验基底暴露面，疏干坑内积水，并及时浇筑垫层封闭基坑。

2.3车站基坑支模施工安全管理

根据整个车站施工的特点，针对不同的施工部位采用对应的模板支架形式，侧墙采用单侧钢模加斜三角支撑体系，中板、顶板（1～28轴）采用盘扣满堂支架体系，局部中板、顶板（28～32轴）采用碗扣满堂支架体系。中柱采用钢模加三角支撑体系。主体结构模板支架参数如表1所示。结构部位主要分为主次楞材料和主次楞间距，主楞材料主要为方钢100×50×3和10#工字架，主楞和次楞间距分别为1200mm和250mm。支架参数主要分为立杆横向（盘扣式顶板梁600mm、顶板1500mm；碗扣式顶板梁300mm、900mm）、立杆纵向（盘扣式顶板梁120mm、顶板1200mm；碗扣式顶板梁600mm、600mm）和支架步距（盘扣式顶板梁1500mm、顶板1500mm；碗扣式顶板梁1200mm、1200mm）。标准段侧墙采用P1215钢模板，可移动式三角支架作为模板支撑体系，扩大段端墙及侧墙利用碗扣支架同时加普管形成侧墙面横纵向间距为600，步距为900的对撑支架体系，立柱使用定制钢模施工[7-8]。

2.4地铁车站基坑开挖和支模体系总结

①基坑临近高层建筑小区以时，基坑环境条件复杂，控保区域以外采用爆破开挖时，应采用适当的保护措施，确保不对周边人员、设备、建筑物、支护结构等造成危害；若常规爆破效果差，可采用静态爆破。②基坑开挖必须与挂网锚喷连接紧密，当开挖至钢支撑底面以下50cm时，按照设计图纸，及时施工钢支撑，保证标高及位置准确。③基坑开挖过程中，如果发现现场地质情况与设计图纸不符，及时报驻地监理、业主确认并做好记录，当基底持力层与设计不符时，及时通知设计、监理协商解决。④土方开挖过程中，应加强观察和监控量测工作，以便发现施工安全隐患，并通过监测反馈及时调整开挖程序，尤其加强对基坑附近管线的监测，确保安全。⑤基坑开挖过程中，必须加强对基坑支护措施的保护。挖掘机、吊车等作业时，不得碰撞钢支撑，以防影响支护质量。⑥基坑开挖至设计底标高后，及时进行钎探、验槽、垫层浇筑封闭基坑，减少基坑暴露时间并尽快完成底板浇筑。⑦基坑开挖至底部时，须留30cm人工清底以防扰动基底土质，严禁超挖，如发生超挖，应按照设计规定处理。⑧基坑开挖完成后，应有监理会同勘察、设计部门、建设单位及施工单位进行基底验槽，并做好验槽记录，当基底土质与设计不符时，要根据设计部门意见进行基底处理。

3城市双线隧道车站BIM建模及渲染

3.1BIM实施方案

本城市双线地铁车站工程BIM应用，使用BIM正向设计建模，通过中央公园城3D建模、4D施工过程模拟和5D成本控制，实现全过程项目平台管理，进行地铁项目数字化、信息化、智能化进行的探索[9-14]。

3.2地铁车站建模及渲染

①车站外部主体结构及渲染。本项目的根据CAD图纸，对重庆轨道九号线权限进行三维建模，对地铁车站外部及主体结构进行BIM建模，并进行碰撞检测和适应性检查，同时通过可视化编程设计对参数构件进行驱动优化，在计算后立即更新模型，实现最优设计结果。并进行渲染和漫游，宏观指导设计及施工，提高施工效率和安全稳定性。②车站内部主体结构及渲染。在全过程项目管理平台中，定位车站入口位置，并可视化化展示，同时对中央公园城东站闸口处进行可视化安全检查展示，并进行了渲染及漫游。③乘车大厅结构及渲染。乘车大厅结构进行BIM建模及渲染、漫游，可视化展示了乘车大厅的内部结构，轨道交通列车入口处护栏、大厅柱子、大厅顶板装饰及空间大小。右边图展示了乘车大厅轨道列车模型，并进行了渲染及漫游展示。

3.3车站BIM技术应用总结

①项目前期：在重庆轨道九号线中央公园车东站整体规划时，把BIM技术设计概念、成本控制、经济效益分析等结合起来，实现BIM“三同时”管理：同时设计、同时应用和同时管理。②设计阶段：根据前期规划、地勘报告等中央公园车东站主体结构进行CAD图纸设计，把设计结果再进行BIM翻模及工程量对比，最后实现CAD图纸和BIM模型成果交付。③施工阶段：从“人、机、料、法、环”五个方面对应BIM施工设计及管理，指导中央公园车东站施工组织及设计，实现施工BIM全过程管控及成本管理。④运维阶段：基于构建的项目全过程管理平台，运维阶段实现空间管理、运行管理、安全管理和应急管理，提高经济效益和提高运行阶段稳定性。

4总结

针对城市双线隧道施工过程中的地表沉降、基坑施工及支模等安全问题，创新点如下：①对城市双线隧道车站分段分层开挖工法进行了优化，充分利用了土体抗力保证围护结构的稳定。②对城市双线隧道车站支模中采用了盘扣满堂支架体系，局部中板、顶板采用了碗扣满堂支架体系，并对主体结构模板支架搭设参数进行了计算，提高了支模体系的稳定性。③通过参数化构件和Revit二次开发正向设计，并充分考虑了场地环境和地下空间布局，对中央公园城东站外部主体、内部结构和乘车大厅进行了BIM建模，并进行了整体车站的虚拟漫游。施工过程模拟动画，对施工方、设计方、监理和业主之间的沟通提供了渠道和平台，节约了时间成本。

作者:王贺 单位:重庆铁路投资集团有限公司