王賀 WANG He

（重慶鐵路投資集團(tuán)有限公司，重慶 400023）

1 工程概況及特點(diǎn)

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

重慶軌道九號(hào)線中央公園東站位于重慶市渝北區(qū)空港新城同茂大道與和慶路交叉口，處于重慶市北向發(fā)展的熱點(diǎn)區(qū)域，東抵江北機(jī)場(chǎng)、兩路城區(qū)，西達(dá)悅來(lái)、國(guó)博片區(qū)。車站沿和慶路南北向敷設(shè)，與10號(hào)線中央公園東站十字交叉，采用通道換乘。同茂大道現(xiàn)狀道路寬約20m，地面交通繁忙；和慶路寬約15m，地面交通疏松。中央公園東站為明挖地下三層（局部?jī)蓪樱╇p跨島式車站，南北走向。車站起終點(diǎn)里程YDK35+899.863～YDK36+166.863，車站總長(zhǎng)267m。標(biāo)準(zhǔn)段寬21.66m，車站設(shè)計(jì)縱坡為0.2%。車站縱向第1～12軸為兩層結(jié)構(gòu)（負(fù)一層凈高8.65m，負(fù)二層凈高6.49m），第12～32軸為三層結(jié)構(gòu)（負(fù)一層凈高6m，負(fù)二層凈高6.25m，負(fù)三層凈高6.49）。車站底板、頂板、側(cè)墻厚度為900mm，中板厚度為400mm。

1.2 車站基坑施工難點(diǎn)

①控制標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格。地下車站對(duì)防水、結(jié)構(gòu)內(nèi)凈空、工程質(zhì)量要求高，要求使用年限為100年。

②工程協(xié)調(diào)量大。地鐵參建單位包括建設(shè)、勘察設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、和材料設(shè)備供應(yīng)等單位，專業(yè)多、項(xiàng)目多、環(huán)節(jié)多、接口多，作業(yè)時(shí)交叉，組織協(xié)調(diào)量大。同時(shí)，工程與周邊社區(qū)居民、與工程周邊環(huán)境的權(quán)屬與管理單位的利益攸關(guān)、關(guān)系密切，溝通協(xié)調(diào)難度大。

③安全風(fēng)險(xiǎn)大。車站主體結(jié)構(gòu)施工都在深基坑內(nèi)作業(yè)且交叉施工作業(yè)時(shí)多，不按施工方案實(shí)施，易發(fā)生安全事故[1-6]。

2 城市雙線地鐵車站基坑施工安全管理

基坑開(kāi)挖以保證周圍環(huán)境安全及節(jié)點(diǎn)工期為原則。土方開(kāi)挖的順序方法遵循豎向分層，臺(tái)階式、快速開(kāi)挖、快速支撐、中部拉槽、隨挖隨撐、嚴(yán)禁超挖、確保工程安全質(zhì)量前提下快速施工的原則?；娱_(kāi)挖必須在開(kāi)挖影響范圍內(nèi)的冠梁及樁體達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可進(jìn)行?；娱_(kāi)挖時(shí)，其縱橫向邊坡放坡應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、環(huán)境條件采取安全坡度，邊挖邊運(yùn)，嚴(yán)禁在基坑頂邊緣堆土。縱向放坡開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)在坡頂外設(shè)置截水溝或擋水土堤，防止地表水沖刷坡面。基坑開(kāi)挖后，應(yīng)及時(shí)設(shè)置坑內(nèi)排水溝和集水井，防止坑底積水。挖土機(jī)械和車輛不得直接在支撐上行走操作，嚴(yán)禁挖土機(jī)械碰撞支撐、立柱、圍護(hù)樁，鋼支撐頂面嚴(yán)禁堆放雜物?？乇^(qū)內(nèi)土石方開(kāi)挖采取“機(jī)械切割、炮機(jī)破碎、挖機(jī)裝載、渣土外運(yùn)”的方式施工；控制保護(hù)區(qū)域外開(kāi)挖采取控制性爆破方式，最大限度減小對(duì)十號(hào)線結(jié)構(gòu)的影響。機(jī)械挖土?xí)r，坑底應(yīng)保留30cm厚土層用人工挖除整平，防止坑底土擾動(dòng)。

2.1 地鐵車站基坑開(kāi)挖準(zhǔn)備

①土方開(kāi)挖前，場(chǎng)內(nèi)管線及周邊調(diào)查清楚，處置妥當(dāng)。

②土方開(kāi)挖施工前，保證鉆孔樁及冠梁達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度，保證基坑穩(wěn)定安全。

③基坑圍護(hù)已經(jīng)封閉，且已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

④備足排除基坑積水的抽水設(shè)備，地面排水系統(tǒng)完善。

⑤開(kāi)挖前棄土場(chǎng)地已落實(shí)好。

⑥各種應(yīng)急物資準(zhǔn)備齊全。

⑦各種監(jiān)控量測(cè)初始值采集完成。

⑧各上崗操作人員經(jīng)過(guò)培訓(xùn)合格。

⑨各機(jī)械設(shè)備進(jìn)行了報(bào)驗(yàn)。

⑩鋼支撐、鋼圍檁經(jīng)驗(yàn)合格，并運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)。

11○基坑周邊防護(hù)欄桿安裝完畢，防護(hù)網(wǎng)到位并驗(yàn)收合格。

2.2 地鐵車站基坑開(kāi)挖方法優(yōu)化

采用反鏟挖掘機(jī)配合自卸汽車運(yùn)輸，開(kāi)挖自上而下，分層分段開(kāi)挖，如圖1所示。土層臺(tái)階高度或厚度不宜大于2.0m，其綜合縱坡土層不能陡于1:3；巖層縱坡不得大于1:0.5，開(kāi)挖臺(tái)階高度或厚度不宜大于8m。第一層土方平挖至混凝土支撐下底處，在基坑橫向中間拉槽開(kāi)挖，每層縱向拉槽的長(zhǎng)度不大于基坑寬度（23.66-27.96m），沿圍護(hù)樁兩側(cè)各留3.0m寬平臺(tái)，槽底至平臺(tái)坡度為1：0.75，保證施工第一道混凝土支撐安全順利完成，每道支撐均按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行架設(shè)。

圖1 地鐵車站基坑分層分段開(kāi)挖優(yōu)化圖

為充分利用其土體抗力保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，可利用此平臺(tái)及時(shí)進(jìn)行封堵圍護(hù)結(jié)構(gòu)的滲漏水和進(jìn)行鋼支撐及鋼圍檁的安裝，可以確保在鋼支撐施工時(shí)土方開(kāi)挖照常進(jìn)行，以加快施工進(jìn)度。在進(jìn)行下面一層土方開(kāi)挖前分兩次再挖除預(yù)留平臺(tái)部位的土方，保證與拉槽開(kāi)挖同步，如圖2所示。開(kāi)外到第一道鋼支撐下方0.5m時(shí)，施工第一道鋼圍檁、安裝鋼支撐；樁間掛網(wǎng)噴混凝土；開(kāi)挖至第二道鋼支撐下方0.5m時(shí)，施工第二道鋼圍檁、安裝鋼支撐，以此類推開(kāi)挖至距基底標(biāo)高30cm時(shí)，采用人工清底?；油潦綇能囌敬罄锍潭讼蛐±锍潭碎_(kāi)挖，馬道按照14%的坡度放坡，渣土直接裝車外運(yùn)，開(kāi)挖至南端基坑收口時(shí)采用吊車或塔吊垂直提升至地面。基坑開(kāi)挖在距基底面標(biāo)高以上0.3m時(shí)停止開(kāi)挖，剩余土石方采用人工挖除，挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后檢驗(yàn)基底暴露面，疏干坑內(nèi)積水，并及時(shí)澆筑墊層封閉基坑。

圖2 地鐵車站基坑中部拉槽開(kāi)挖分層立體圖

2.3 車站基坑支模施工安全管理

根據(jù)整個(gè)車站施工的特點(diǎn)，針對(duì)不同的施工部位采用對(duì)應(yīng)的模板支架形式，側(cè)墻采用單側(cè)鋼模加斜三角支撐體系，中板、頂板（1～28軸）采用盤扣滿堂支架體系，局部中板、頂板（28～32軸）采用碗扣滿堂支架體系。中柱采用鋼模加三角支撐體系。主體結(jié)構(gòu)模板支架參數(shù)如表1所示。結(jié)構(gòu)部位主要分為主次楞材料和主次楞間距，主楞材料主要為方鋼100×50×3和10#工字架，主楞和次楞間距分別為1200mm和250mm。支架參數(shù)主要分為立桿橫向（盤扣式頂板梁600mm、頂板1500mm；碗扣式頂板梁300mm、900mm）、立桿縱向（盤扣式頂板梁120mm、頂板1200mm；碗扣式頂板梁600mm、600mm）和支架步距（盤扣式頂板梁1500mm、頂板1500mm；碗扣式頂板梁1200mm、1200 mm）。標(biāo)準(zhǔn)段側(cè)墻采用P1215鋼模板，可移動(dòng)式三角支架作為模板支撐體系，擴(kuò)大段端墻及側(cè)墻利用碗扣支架同時(shí)加普管形成側(cè)墻面橫縱向間距為600，步距為900的對(duì)撐支架體系，立柱使用定制鋼模施工[7-8]。

表1 重慶軌道九號(hào)線車站主體結(jié)構(gòu)模板支架搭設(shè)參數(shù)表

2.4 地鐵車站基坑開(kāi)挖和支模體系總結(jié)

①基坑臨近高層建筑小區(qū)以時(shí)，基坑環(huán)境條件復(fù)雜，控保區(qū)域以外采用爆破開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，確保不對(duì)周邊人員、設(shè)備、建筑物、支護(hù)結(jié)構(gòu)等造成危害；若常規(guī)爆破效果差，可采用靜態(tài)爆破。

②基坑開(kāi)挖必須與掛網(wǎng)錨噴連接緊密，當(dāng)開(kāi)挖至鋼支撐底面以下50cm時(shí)，按照設(shè)計(jì)圖紙，及時(shí)施工鋼支撐，保證標(biāo)高及位置準(zhǔn)確。

③基坑開(kāi)挖過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)圖紙不符，及時(shí)報(bào)駐地監(jiān)理、業(yè)主確認(rèn)并做好記錄，當(dāng)基底持力層與設(shè)計(jì)不符時(shí)，及時(shí)通知設(shè)計(jì)、監(jiān)理協(xié)商解決。

④土方開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)觀察和監(jiān)控量測(cè)工作，以便發(fā)現(xiàn)施工安全隱患，并通過(guò)監(jiān)測(cè)反饋及時(shí)調(diào)整開(kāi)挖程序，尤其加強(qiáng)對(duì)基坑附近管線的監(jiān)測(cè)，確保安全。

⑤基坑開(kāi)挖過(guò)程中，必須加強(qiáng)對(duì)基坑支護(hù)措施的保護(hù)。挖掘機(jī)、吊車等作業(yè)時(shí)，不得碰撞鋼支撐，以防影響支護(hù)質(zhì)量。

⑥基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)底標(biāo)高后，及時(shí)進(jìn)行釬探、驗(yàn)槽、墊層澆筑封閉基坑，減少基坑暴露時(shí)間并盡快完成底板澆筑。

⑦基坑開(kāi)挖至底部時(shí)，須留30cm人工清底以防擾動(dòng)基底土質(zhì)，嚴(yán)禁超挖，如發(fā)生超挖，應(yīng)按照設(shè)計(jì)規(guī)定處理。

⑧基坑開(kāi)挖完成后，應(yīng)有監(jiān)理會(huì)同勘察、設(shè)計(jì)部門、建設(shè)單位及施工單位進(jìn)行基底驗(yàn)槽，并做好驗(yàn)槽記錄，當(dāng)基底土質(zhì)與設(shè)計(jì)不符時(shí)，要根據(jù)設(shè)計(jì)部門意見(jiàn)進(jìn)行基底處理。

3 城市雙線隧道車站BIM建模及渲染

3.1 BIM實(shí)施方案

本城市雙線地鐵車站工程BIM應(yīng)用，使用BIM正向設(shè)計(jì)建模，通過(guò)中央公園城3D建模、4D施工過(guò)程模擬和5D成本控制，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程項(xiàng)目平臺(tái)管理，進(jìn)行地鐵項(xiàng)目數(shù)字化、信息化、智能化進(jìn)行的探索[9-14]。

3.2 地鐵車站建模及渲染

①車站外部主體結(jié)構(gòu)及渲染。本項(xiàng)目的根據(jù)CAD圖紙，對(duì)重慶軌道九號(hào)線權(quán)限進(jìn)行三維建模，對(duì)地鐵車站外部及主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行BIM建模，并進(jìn)行碰撞檢測(cè)和適應(yīng)性檢查，同時(shí)通過(guò)可視化編程設(shè)計(jì)對(duì)參數(shù)構(gòu)件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)優(yōu)化，在計(jì)算后立即更新模型，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)結(jié)果。并進(jìn)行渲染和漫游，宏觀指導(dǎo)設(shè)計(jì)及施工，提高施工效率和安全穩(wěn)定性。

圖3 地鐵車站外部及主體結(jié)構(gòu)BIM模型

②車站內(nèi)部主體結(jié)構(gòu)及渲染。在全過(guò)程項(xiàng)目管理平臺(tái)中，定位車站入口位置，并可視化化展示，同時(shí)對(duì)中央公園城東站閘口處進(jìn)行可視化安全檢查展示，并進(jìn)行了渲染及漫游。

圖4 地鐵車站入口及閘口BIM模型

③乘車大廳結(jié)構(gòu)及渲染。乘車大廳結(jié)構(gòu)進(jìn)行BIM建模及渲染、漫游，可視化展示了乘車大廳的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，軌道交通列車入口處護(hù)欄、大廳柱子、大廳頂板裝飾及空間大小。右邊圖展示了乘車大廳軌道列車模型，并進(jìn)行了渲染及漫游展示。

圖5 地鐵車站乘車大廳及軌道交通BIM模型

3.3 車站BIM技術(shù)應(yīng)用總結(jié)

①項(xiàng)目前期：在重慶軌道九號(hào)線中央公園車東站整體規(guī)劃時(shí)，把BIM技術(shù)設(shè)計(jì)概念、成本控制、經(jīng)濟(jì)效益分析等結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)BIM“三同時(shí)”管理：同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)應(yīng)用和同時(shí)管理。

②設(shè)計(jì)階段：根據(jù)前期規(guī)劃、地勘報(bào)告等中央公園車東站主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行CAD圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，把設(shè)計(jì)結(jié)果再進(jìn)行BIM翻模及工程量對(duì)比，最后實(shí)現(xiàn)CAD圖紙和BIM模型成果交付。

③施工階段：從“人、機(jī)、料、法、環(huán)”五個(gè)方面對(duì)應(yīng)BIM施工設(shè)計(jì)及管理，指導(dǎo)中央公園車東站施工組織及設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)施工BIM全過(guò)程管控及成本管理。

④運(yùn)維階段：基于構(gòu)建的項(xiàng)目全過(guò)程管理平臺(tái)，運(yùn)維階段實(shí)現(xiàn)空間管理、運(yùn)行管理、安全管理和應(yīng)急管理，提高經(jīng)濟(jì)效益和提高運(yùn)行階段穩(wěn)定性。

4 總結(jié)

針對(duì)城市雙線隧道施工過(guò)程中的地表沉降、基坑施工及支模等安全問(wèn)題，創(chuàng)新點(diǎn)如下：

①對(duì)城市雙線隧道車站分段分層開(kāi)挖工法進(jìn)行了優(yōu)化，充分利用了土體抗力保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

②對(duì)城市雙線隧道車站支模中采用了盤扣滿堂支架體系，局部中板、頂板采用了碗扣滿堂支架體系，并對(duì)主體結(jié)構(gòu)模板支架搭設(shè)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，提高了支模體系的穩(wěn)定性。

③通過(guò)參數(shù)化構(gòu)件和Revit二次開(kāi)發(fā)正向設(shè)計(jì)，并充分考慮了場(chǎng)地環(huán)境和地下空間布局，對(duì)中央公園城東站外部主體、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和乘車大廳進(jìn)行了BIM建模，并進(jìn)行了整體車站的虛擬漫游。施工過(guò)程模擬動(dòng)畫(huà)，對(duì)施工方、設(shè)計(jì)方、監(jiān)理和業(yè)主之間的溝通提供了渠道和平臺(tái)，節(jié)約了時(shí)間成本。