火车站广场改造工程论文

无锡火车站地下广场改造工程施工技术总结

吕树宝 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、东出口通道、植筋、压密注浆堵漏、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350×350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6.5~7.1m，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600×600，柱顶均设有柱帽；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）；处于繁忙地区，人流、客流、车流大，施工场地铺展面大，交通组织与管理困难；地理环境差，沿古运河，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。

-1-

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，浅埋在地表下仅0.8~1.0m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。

在电信部门配合下，我们对光缆线的走向、光缆套管的构造、形状、重量作了详细的分析、研究和计算。

针对不同的通道开挖基坑的跨度，考虑到现场制作拼装的方便，又确保其身的抗风、抗拉的安全和稳定，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）。

具体施工时，先人工破碎，挖去光缆管上部土方，两边放出施工余地，逐段掏空，捆绑烧焊。

终于将五座座钢铁彩虹架起，为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斜、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；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，底板施工期正值雨季。土方开挖均达6.5m左右，按深基坑施工原则，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。对南广场沿河下沉式广场的边坡，因污水管影响无法放坡，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；土方严格按每2m深分层开挖、分层设锚杆。由于预控措施好，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。南广场采用埋管引流和重力式钢管砼挡墙。C区、F区坍方则仅用台阶式钢管砼挡墙，地面设拉锚等措施边坡恢复稳定。（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，四周

-2-

与新建的C、D、F区连成一个整体，故A、B区外壁需打开通道，共9处，而且要去除部分内隔砖墙和多道钢筋砼剪力墙。

打开老地下室400mm厚的钢筋砼墙板，且不损坏邻近的结构，不是件容易的事，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。现场技术人员与专家共同研究，最后确定采用先进的机械钻孔、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孔和起吊孔，孔径≥100mm。（附图4）采用美国进口的金钢石钻机钻孔、瑞士进口的水冷却金钢石蝶式切割机和钻石钢线切割机。

切割工艺：钻孔——弹线并固定导轨——切割——吊运。

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。（附图5）

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，但其钢线上所用的钻石环耗用成本较高，在蝶式切割机无法就位安装，便采用了钻石钢线切割。

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”。 用钢索穿过起吊孔（重心部位）将被切割的砼墙或板吊运、移位出场，地下室内部起吊采用地锚杆，铁葫芦缓慢拖移，露天部位采用吊车吊运。

A、B区之间（原设计有变形缝），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，也无法钻孔吊运，人工凿、风镐冲击，进度很慢，影响工期，由专业爆破队定向爆破，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。

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安排8月下旬施工，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，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。

-3-

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，并采取临封闭，保证其正常运行。 为保证周围建筑不受损坏，拆除旧出口从中间突破，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伸直，土方顺利开挖到基底。这种作业场面十分艰苦，在无锡施工史上实属少见。

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。立即采用钢板桩支护。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，基坑险情终于排斥。

随后数百名钢筋、木工，全力以赴，仅用2天的时间把650mm厚的底板砼浇筑完成。

5.新技术、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Φ16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，但止水施工相当复杂，BW膨胀止水条受到钢筋阻挡，难于固定，模板安设和砼振捣时容易产生移位。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。

-4-

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4~5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，效果较好。

5.3.喷锚护坡技术

无锡火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，施工时按每开挖2m深逐层喷锚，锚杆间距1.2m，采用Φ20钢筋，倾角小于15°，长度视不同环境、不同土质精心计算后分别制定方案，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。

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600~700 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1.5~2m厚的复土，又有公交、出租汽车等其它动载，不仅有抗渗要求，而且还需抗裂缝，设计中采用双向间距1000（或500）的无粘结预应力钢绞线，由于超长布置，顶板中增设加强带（加厚250的钢筋砼板带），针对不同部位采用双张法或单张法，单张法一端埋设预紧锚具（20%预应力）浇在砼中。双张法两端采用预埋塑料穴模固定锚具的位置与标高。预应力钢绞的曲率和矢高控制用钢筋马凳。预应力钢绞线的施工安排在底层双向非预应力钢筋绑扎后与水电管线预埋交叉施工，上层非预应力钢筋绑扎时，专人保护整理，钢绞线将受损的保护膜及时用胶带纸包裹；砼浇筑时，小心监护，不使其移位或破损，在砼强度达到设计强度的75%以上时，预应力筋方可张拉。整个工程的预应力钢筋的张拉均达到设计张拉值和伸长值要求，工程的结构安全得到保证。

5.6.钢筋套筒机械连接技术

广场工程的钢筋总量达4400多吨，底板、板钢筋的钢筋连接采用套筒机械连接，套筒总数达七万多个，在无锡又创最高纪录。由于机械连接质量有保证，施工速度快，且不受气候影响，确保了进度。

5.7.大面积固化剂地坪

广场地下室停车库和汽车通道地坪均采用干撒固化剂。该地坪既耐磨、又光滑、平整、不起尘，美观、整洁、施工简便，尽管工程量约2万㎡，但可与内装

-5-

修交叉施工，不占工期，是一种较好地面装修途径。施工时要求砼基层必须冲洗干净，砼强度等级在C25以上，坍落度控制在7.5~10cm，表面要修平，在新浇筑的砼初凝前，固化剂分两次撒播，第一次按总用量的60%，均匀地撒在指定的区域内。当固化剂均匀湿润后，用打磨机低速打磨，打磨后再第二次撒播剩余40%的干粉，撒播方向与第一次垂直，固化剂再次湿润后，再机械打磨。打磨时不准洒水，不准上人踩，施工人员最后打磨时穿干净软底鞋。固化地坪采用特殊的养护挤喷洒养护，以防止失水过快。

工程中还采用粘贴钢板等其它特殊技术。 5.8.新型建筑材料的应用

整个广场工程中采用了许多新型建材，较其它工程有领先之处：

（1）砼中均采用FS抗渗防裂剂，对结构的抗渗、防裂有了保证，但FS的抗渗砼的养护要求较高，尤其是在浇筑砼后的前7天，比普通砼的浇水养护要求更严格，通过实践和对比证明，FS抗渗防裂剂对地下室的抗渗防裂有良好的效果，值得推广应用。

（2）地下结构外墙防水采用了环保型聚氨脂防水涂膜，顶板上采用了SBS高分子卷材，对整个地下室抗渗起了相当好的效果。

（3）刚性屋面防水层中全部采用冷轧带肋钢筋焊接网片，施工速度快，刚性层效果好。

（4）花岗岩柱墙面大面积的采用干挂法，所采用挂件均为不锈钢。 （5）地面绿化带下采用定型硬塑滤水网板和土工布等。 6.科学安排分区分段、流水作业

科学安排、巧妙有机搭接，各个击破是火车站广场改造工程的施工特色。 6.1.南广场即D区於3月29日正式开工，拉开火车站广场改造土建工程的序幕。但施工图来不及出齐，沿古运河边大片建筑尚未拆除，通惠路人流车流繁忙，不得中断，“万事开头难”。指挥部要求限於5月30日必须实现南广场和四条地下过街道的结构封顶，无退缩余地。

时间不等人。项目部认真分析研究现场情况后，决定以底板后浇带为界，具备条件的中段、西段先挖土，与下沉式广场抗浮静压桩及沿河铺设污水、自来水、热力管平行施工，形成区段之间良性搭接。

由于边设计边施工，D区抗浮桩最初为105根，桩长15m，无法蒸汽养护，为确保压桩施工，采取砼中掺早强剂，提高砼强度等级和场外预制加工等措施，先挖去2m杂填土，并用建筑垃圾铺垫出小于15º的引坡，得以大型静压桩机进入作业面。设法向附近用户借电昼夜抽排积水，保证桩机行走操作。

压桩中途设计变更增加45根抗浮桩，其中D区中段汽车坡道（注：该坡道后期变更取消，东移至下沉式广场）有20根，按抗浮桩的施工要求必须先压桩，后

-6-

开挖，中段已开挖2m深，为确保该段土建进程，迅速转移桩机，通宵达旦，先将20根桩全部压入中段。下沉式广场不足的桩采取现场预制，连续浇筑且配以早强措施，静压桩与D区中、西段施工达到顺利衔接。

6.2.火车站地下广场中四条地下通道均要穿过通惠路及工运路，通惠路是无锡火车站地区人流车流最繁忙的城市主干道，在公安交警部门密切配合下，对通惠路进行分片封闭。针对场地分隔成几块的状况，我们因地制宜，见缝插针，率先把2号、3号小通道与地下通信光缆线保护支架安装，并行交叉施工，尽管周材钢筋运输十分困难，采用人工二次搬运，不失时机抓住主动权，工程进度没有受到太大影响。为配合工运桥墩的施工，将117m长的4号通道分成二段施工， 2号、3号小通道的施工，为1号大通道的光缆支架及地下管线铺设赢得了宝贵时间。

北广场C区、F区施工时，根据结构的特点，按底板后浇带为界，分段施工，先简后易，即有抗浮桩的部位后施工，使专业工种均衡流水作业，其中C区分五个施工段，F区分八个施工段。（附图6、7）

C区施工时，遇到连续雨天，为不停止施工进程，土方在场内短驳，堆放在后开挖的地块，作为备用土源。F区施工因车站东出口建筑物暂时不得拆除，与设计院协商后，改变底板后浇落带的位置，从而扩大了施工作业面。

为照顾兄弟施工单位的运输及火车站工作人员的通行，C区的广勤路通道、F区的金泰通道，暂缓施工，尽管给土建施工带了材料运输、钢筋加工多次搬迁的困难，但工人们冒着持续高温或暴雨，日夜奋战，历尽艰辛，终於顺利地达到结构封顶的目的。

北广场施工面积比南广场翻一倍，能在45天完成结构封顶，奇迹的创造，关键在是科学安排有机搭接。

6.3.在北广场开工前遇到车站客流不得因施工中断的难题，我们请驻锡工兵部队架设临时便桥，在保证旅客安全进出前提下，桥下施工顺利进行。由于防护措施严密，从架桥到拆桥没有发生任何伤害旅客的事件。

在火车站广场改造工程进入地下装修、地面铺装、结构收尾的最紧张阶段，科学搭接更是错综复杂，由于现场随时协调解决多工种之间的矛盾，巧妙调度，取得了不少宝贵经验。

二OO二年十月九日

-7-