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1、无锡火车站地下广场改造工程施工技术综述江苏正方园建设集团有限公司 吕树宝江苏无锡二建建设集团有限公司 王胜天摘要介绍无锡火车站广场改造工程运用的新技术、新材料和特殊工艺，对旧城改造尤其是大型地下室施工提出探索。关键词光缆保护架、基坑抢险、混凝土切割、东出口、植筋、注浆堵漏、锚喷、预应力。工程概况：无锡火车站广场改造工程被列为2002年度无锡市政府首项重点工程，也是无锡市的文明窗口工程。总面积为41000。该工程有A、B、C、D、E、F六个区联合组成，其中A、B、E区为老地下室，面积约12900，新建地下室面积为28100，新老地下室之间通过地下人行通道和汽车通道相互连结，北侧有2条地下通道，与
2、现有火车站东西出口相连。地面绿化景观广场面积达10万。本工程於2002年3月29日开工，2002年9月30日竣工，其中地下结构工程仅90天完成，创下无锡施工史上的奇迹。本工程抗震等级为7度，地下停车库兼有战时人防作用。采用柱板结构，基础为整板式箱形结构。三处下沉式广场采用350350抗浮预制方桩、桩长15m。外墙400厚，底板650厚，局部800厚，顶板450厚，底板、顶板中均设暗梁，过道及底板中局部有高差。底板埋置较深，至自然地坪下约6.57.1m，局部达8.4m。顶板覆土达2m厚；地下室顶板采用无梁楼板和配以双向无粘结预应力抗裂缝筋。柱网间距为8m，柱子截面均为600600，柱顶均设有柱帽
3、；底板和顶板中均设后浇带及26条变形缝，地下室四周墙板设有36处后浇施带。底板、墙板砼为C30，抗渗等级为S6，顶板砼C35，抗渗等级S8； 施工主要难点：工期紧，施工工序多、工艺复杂（有静压桩、预应力、后浇带、与现有地下室和建筑物连通，同时还有战时人防要求，其抗渗、防漏技术要求极高）；由于是市政府重点工程，质量要求高，工作量大，仅抗渗砼约6万m3，钢筋用量约4400t；施工场地铺展面大，管理困难；处于繁忙地区，人流、客流、车流大（易发生安全事故）；地理环境差，沿环境河，紧靠泰山饭店、工运桥及城市主干道；地质情况复杂：有旧房基及拆除的旧地下室通道、城市地下通讯、电缆线、自来水管、排污管道及不可
4、预见的其它障碍物；施工期处在梅雨季节，地下水位高；基坑开挖较深，（南下沉式广场开挖达7.1m深），护坡要求高；边设计边施工，施工工艺打破常规，技术措施要求高；模板、周材、钢材等一次性投入，运输集中，劳动力不能按常规交叉立体作业，施工成本大。火车站广场改造工程施工难度大、速度之快，属无锡之最，许多施工难题和技术措施对旧城改造尤其是地下工程有一定的启发作用，也有许多技术问题值得专家们探讨，归纳以下几个主要方面，以供专家同行们批评、指正：1.地下通信光缆保护技术无锡火车站广场改造工程中遇到的第一大难题是2.5万对地下光缆线的保护。该光缆线平行通惠路北侧和工运路西侧，横跨南广场四条通道顶部，浅埋在地表
5、下仅0.81.0m深。通信光缆涉及国家安全、经济建设和千家万户，受到法律的保护，如果遭到损坏，将造成严重的后果。当时的情况，光缆线不可能移位，也无处可移。指挥部要求，地下通道开挖前，必须对光缆线采取严格的保护措施。电信部门提供资料后，我们首先对光缆线的走向、光缆套管的构造、形状、重量作了详细的调查和分析、研究。针对不同的通道和开挖基坑的跨度，分别制定保护方案。对大通道采用斜拉式吊索，而小通道则采用拱形钢桁架（见附图1），既考虑到现场制作拼装的方便，又确保其身的抗风、抗拉的安全度和稳定性。这种大跨度的悬吊通信光缆，在无锡从未遇到。施工人员土法上马，以高度负责的态度连日奋战，将一座座钢铁彩虹架起，
6、为四条地下通道的土方开挖打开绿灯。从架设起到最后拆除未发生倾覆、倒坍和损坏光缆的事故，这种别具一格的光缆保护架创出了旧城管线保护的成功经验。2.基坑边坡支护与抢险措施整个广场地下工程的占地面积大，但由于工程地处交通繁忙的火车站地区，地下线网较多（既有废弃的，又有新铺设的），地质情况复杂，地下水位高；南北广场之间底板，标高相差2.317m；整个广场的边坡均采用“土钉墙”和锚喷支护，并尽可能放大边坡，以确保施工安全。南广场位于古运河旁，地下有新铺设的污水、自来水、热力管，深度不一；土质较松，土方开挖正值雨季。该处边坡，采取特别加强措施，即增加锚杆的长度和密度，加宽水平翻边、增设垂直拉锚杆，直至驳岸
7、；土方严格按每2m深分层开挖、分层设锚杆。由于预控措施较好，整个广场边坡大部分都较稳定。南广场沿河下沉广场、以及C区西北角房、F区东南侧这三处，分别有污水管、配电间和地下光缆线紧靠基坑边，无法放坡，尽管采取喷锚措施，因汽车动载及雨水冲刷，边坡主动土压力突然增大，发生涌水和坍方。针对不同的险情，分别采取不同的抢险措施。南广场因污水与河水共同侵入，采用埋管引流和重力式钢管砼挡墙相结合的方法，迅速控制住边坡，得以稳定。C区、F区坍方则仅用台阶式钢管砼挡墙，加上地面设拉锚等措施边坡也很快被控制。（附图2、3）3.钢筋混凝墙体切割技术的应用火车站广场改造工程中原有地下商场（A、B区）将作为出租车候客区，
8、四周与新建的C、D、F区连成一个整体，故A、B区之间和四周的地下室外壁需打开通道，共9处，而且要去除所有内隔砖墙和多道钢筋砼防火剪力墙，这在无锡地区从未有过，尤其对原人防工程动大手术更是首次。指挥部战略布局和蚕食战术要求A、B区率先突破，以此推动C、F区结构施工紧跟全面决战形势。打开老地下室400mm厚的钢筋砼墙板，尤其是A、B块之间相距仅600m空隙的双道墙板、底板与顶板，又不得损坏邻近的结构，难度很大，常规的方法是人工凿，风镐击碎，但劳动强度大、工效低、速度慢，不能满足整个工程进度的要求。指挥部果断决策，采用国内先进的机械钻孔和机械切割技术。在要切割的钢筋砼墙、底及顶板四角先放线钻切割工艺
9、孔和起吊孔，孔径100mm。采用进口金钢石钻机钻孔和水冷却金钢石蝶式切割机和钻石钢线切割机。蝶式切割机采用大型蝶式齿状的金钢石锯片，由导轨固定，使其边切割边行走，适宜切割地坪、墙面、顶板等表面平整的钢筋砼。被切割的砼切口平直、整齐，施工时噪音低无震动，无粉尘废气污染。钻石钢线切割机适用于不规则造型、超大体积混凝土的切割，而且可以在水中、狭窄空间、特殊作业空间场合切割，其切割速度是蝶式切割机的6倍，施工时噪声更低，但其钢线上的钻石环耗用成本较高，在切割老地下室楼梯边踏步板及D区下沉式广场的瀑布墙顶弧形砼栏板时，便采用该切割机。两种切割方法均需在水冲下进行施工，此新技术堪称“以柔克刚”。A、B区之
10、间（原设计有变形缝）切割加宽拟形式汽车通道，该处底板要求先切割，后植筋加固补强。由于原底板500厚，加上被凝结连成整体下有砼垫层，无法切割至底，便采用了定向爆破，清理碎块后，再进行植筋补强处理。整个火车站广场改造工程采用切割400厚的钢筋混凝土墙板、顶板，总长达1000m，除上海地下隧道工程外，国内尚属少见，创下江苏之最。4.东出口通道“虎口拔牙”为配合无锡火车站的铁路正常运行，旧东出口的拆除与新出口地下通道的施工被安排在整个广场的最后阶段，即8月下旬，而9月30日竣工期限逼在眉睫。东出口的地理位置：东面有沪宁线的高压变电室、四层办公楼（底层设有循环水泵房）；西面有贵宾候车室、无锡站低压变电室
11、，这些建筑物与拟建东通道相距仅2m（低压变相距更近，仅1m左右）；地下纵横埋设40多根高压、低压电缆，废弃的污水、雨水管、排水管等，纵横交错，杂乱无章，外来水源十分丰富。更为严峻的是空中有多根冷热水管和几十根电缆、电信、信号线、全国铁路售票联网线等，是无锡火车站乃至沪宁铁路线上的“命脉”，一旦受损，将造成铁路瘫痪。因此，无论是拆除旧房、机械挖土、基坑护坡、材料运输等面临极大的考验。指挥部反复提醒“东出口是虎口拔牙”，东出口不能攻下，就谈不上火车站广场改造的圆满胜利，并命令必须在确保安全的前提下，“强攻东出口”。任务十分艰巨，市委、市政府领导亲临工地了解情况，指挥部领导昼夜蹲点指挥，请专家论证，
12、集思广集，周密安排，精心步署，沉着应战：首先把空中的管网全部采取悬索吊挂起来，确保火车站的正常运行，获得成功。接着拆除低压变部分外墙向西退缩2.5m，并采取临时封闭，保证其正常运行。拆除旧出口建筑物从中间突破，分别向南北推进，随拆随运，“兵贵神速”，仅三天时间宣告拆除结束。电力部门及时配合将埋在地下的几十根电缆移出，吊挂在两侧建筑边缘上。为挖土施工创造了条件。两台挖机接力赛式传递，抓臂不能上仰，只得小心翼翼从北向南，通道狭窄，仅能让一辆小吨位的翻斗汽车直进直出，向后退运。愚公移山，慢慢地先啃凿2m深的土，再逐层下挖。3天后挖机抓臂终于“能屈能伸”，工人们日夜奋战，土方顺利开挖到基底。这种艰苦作
13、业场面，在无锡施工史上创出奇迹。由于外来水源流淌不息，老天又下雨，基坑边松土纷纷坍方，危及两侧建筑物的安全，情况十分紧急。指挥部研究决定，采用钢板桩支护。但是，因场内上下左右距离限制，正常的桩机无法进入，工人们就地取材，用挖机的抓斗锤击；打入的钢板桩尽管不成规矩，但及时用钢筋烧焊连接，嵌以木板挡土，对边坡起到一定的支护作用。当时地面排水系统尚未完善，外来水和雨水不能迅速排出，基土被浸泡，为防止流砂产生，立即采用商品砼灌注挡墙后侧，同时用包装干水泥、素砼压封基土，基坑险情终于排斥。靠指挥部的果断决策、指挥和广大施工人员的顽强拼搏，虎口之牙终于被拔掉，从而迎来火车站广场夺取全胜的曙光。5.新技术、
14、新材料、新工艺的应用5.1.“植筋法”技术火车站广场地下工程的新老地下室接口或切割后旧砼墙采用了植筋法刚性连接。植筋工程量之大，又是无锡之最。凡是被连接的底板、墙板、顶板处均采用双层双向16以上钢筋。由于地下结构，抗渗要求很高，设计中考虑了凿毛老砼，但止水的施工相当复杂。本工程新老砼接口植筋法连接被列为设计院的重要科研课题，需经数年观察，方可证实其抗渗效果。5.2.压密注浆堵漏技术火车站广场新旧地下室规模大，几何开状曲折多变，设置变形缝26条，墙板后浇带36处，在无锡又是史无前例，尽管设计人员对变形缝抗渗采取了三道刚柔相结合的防水措施，但橡胶止水带的位置受到钢筋、模板、砼振捣的限制，不可能尽如
15、人意。且新老建筑和超长结构的砼变形收缩是多向性的，理论计算与实际变形有较大差异，下沉式广场与封闭地下室之间的抗浮能力也不可能完全同步，这是目前地下工程施工中尚未达到共识的课题。因此，通过总长达数百米长的变形缝施工后的观察，变形缝处收缩裂缝扩展很快，其抗渗能力达不到预期效果。为此，我们采用了环氧树脂和丙凝等堵漏材料，进行压密注浆。注浆工艺：先凿除疏松砼，找出渗水源丙凝加水泥搅拌埋管引导流孔注丙凝混合液，压力达45公斤。这种堵漏方法弥补了橡胶止水带的不足，并对邻近砼的毛细裂缝能同时予以封堵，目前效果较好。但堵漏材料的抗拉能力须进行长期观察，以期取得地下防水堵漏的成功经验。5.3.喷锚护坡技术无锡火
16、车站广场改造工程的基坑支护主要采用了土钉墙与喷锚技术，面广量大，锚杆间距1.2m，采用20钢筋，倾角小于15，长度视不同环境、不同土质后分别制定方案，取得相当好的护坡效果，实践证明，喷锚护坡是雨水丰富的地区、深基础支护中经济、简便、快捷的首选方案。但施工时必须每开挖2m深逐层喷锚，否则，会影响护坡的效果。5.4.商品砼泵送浇筑整个无锡火车站改造工程的砼，均为抗渗砼（抗渗等级S6），总方量达6万多m3，平均每天浇筑600700 m3，这样大体积的砼，在短短的90天中完成，又是堪称无锡之最。尽管分区分段施工，每次浇筑均超过1000m3，C、F区封顶时，连续浇筑8000多m3。商品砼泵送浇筑减轻劳动力强度，为施工带来了方便，质量和工期均有保证。5.5.预应力抗裂钢筋火车站广场地下室大部分区段为兼作战时人防工程，顶板上既有1.52m厚的复土，又有公交、出租汽车等其它动载，不仅有抗渗要
