小编语
英国伦敦Crossrail轨交工程中的伊丽莎白线法灵顿车站建设中,施工方为电扶梯井的建设开发了一套全新的“自进式模板”系统,并在整个工程中的多个车站得以应用,成为了地铁工程中的革新技术,还获得了2018年英国建筑业大奖(BCIA),一起来了解一下吧!
工程简介
法灵顿站是伦敦地铁都市线(Metropolitan line)、环状线(Circle line),汉默史密斯至市区线(Hammersmith & City line)以及新建的伊丽莎白线(Elizerbeth Line)的四线换乘站。2019年Crossrail工程全线运营后,从该站可以乘坐列车直达希思罗机场,或东部港区金融中心的车站。
Crossrail工程中的法灵顿站大楼
喷射混凝土衬砌在Crossrail工程中广泛应用于修建比盾构隧道更大、更小或更不规则的地下空间,如车站月台隧道、月台隧道之间的走廊、通风隧道、交叉洞室、逃生及维修竖井等。
邦德街站、托特纳姆法院路站、法灵顿站、利物浦街站、怀特查佩尔站等五个车站采用了钢纤维强化混凝土施工,这些车站一般长250至300米,顶部距地面深度约为30米,位于伦敦市中心区域。
喷射混凝土衬砌在Crossrail 中的应用
■ 喷射混凝土衬砌是使用喷射混凝土来临时支撑或永久开挖的一种隧道建造方法,可以将不同截面和尺寸的隧道连接起来。
■ 早期喷射混凝土衬砌采用双层复合衬砌,即一层临时性的衬砌和一层永久性的原位现浇二次衬砌。
■ Crossrail工程的进步之处在于它首次将永久性的喷射混凝土应用于工程中,采用双层钢纤维强化的喷射混凝土衬砌,中间夹一层喷射施工的防水薄膜,从成本上看,节省了大量钢筋,并节约了工期。
电梯井施工
Crossrail工程中新建的法灵顿车站部分中,在站台层与站厅层之间的东西两侧设立了两个电动扶梯井,这两个电梯井原计划采用喷射混凝土初衬 防水薄膜 喷射混凝土二衬的施工方案。然而,当施工方使用该方案施工西侧电梯井后,发现该方案并不理想:喷射混凝土厚度难以实现完全均匀,而在倾斜的井壁上进行喷射混凝土的打磨作业效率较为低下。
为了解决这一问题,施工方使用了片状薄膜 现浇二次衬砌方案。这一方案已经应用于法灵顿站的平台隧道中,由于该站穿越兰贝斯组地层的沙砾石层,而非大多数Crossrail隧道穿越的伦敦粘土层,因此地层中的地下水可以顺利通过。
同时,该方案的物流问题也为建设带来了困扰:为了使喷涂机进入斜井,就需要修建大尺寸坡道;而在建设过程中,机器进出较为困难;由于建设时车站平台已经基本完成,对于承重也存在限制;施工完成之后,将坡道移除更是需要耗费长达两个月时间。
此外,电动扶梯井为直径6.8m,长20m的斜向隧道,施工空间非常有限,施工设备还需要在30度的倾角下承担所有负载,需要防止施工中出现滑坡等危险事件。
改进方案
为法灵顿站的平台对到与旁通道提供模板的Kern Tunneltechnik在经过两个月的风险评估后,创建了一个基于已经在现场应用的TSK模板系统的解决方案:
采用两个油压千斤顶,背靠横梁获得反力,而横梁则通过地板浇筑时预留的一系列孔洞固定在预先浇筑的隧道仰拱上。千斤顶将长约2m的模板向斜上顶推1米,并且通过多种安全措施(包括顶端的额外固定锚与绞车等)进行固定后,千斤顶系统就会移动到下一个位置。而在开始的水平隧道与倾斜段时间的过度区域,则需要定制模板进行调节。
这一方案中最重要的特性是自行推进。团队在设想初期就因为安全问题而否决了使用叉车起吊模板的方法(该方案曾在维多利亚地铁站的自动扶梯竖井上使用过)。
■ 该方案每两天可进行一次2m长的混凝土浇筑,现场二次内衬的质量高于喷射混凝土质量,较原方案更为安全高效、并减少了混凝土的浪费;
■ 系统高度自动化,通过遥控操作使模板自行向上移动,并到达指定的位置。除了比喷射混凝土法更加安全之外,该工法使用的人力也更少;
■ 使用喷射混凝土施工时较为依赖喷涂设备的现场表现;而使用现浇混凝土后,这些问题不复存在,仅需使用机器、振动器与注射泵在壳体中浇筑,浇筑混凝土之前还可以进行质量检查。
工法应用
在法灵顿站取得成功应用后,该系统也被用于利物浦街站的两个电梯井施工。施工方增加了模板长度,以减少浇筑次数,减少工序缩短工期。
为了应对利物浦街站的工况,系统也进行了相应调整:两个竖井都始于倾斜的位置,需要设立带有托架的固定封挡以承受混凝土的重量;模板需要应对从一个斜面到电梯井顶部水平位置的过度;此外,通过在整个模板外侧追加含锥形空隙的模板,其中的一个电梯井实现了截面增大。
这一工法获得了2018年英国建筑业奖中的产品设计与技术创新奖,有望在今后推广至其他地铁工程中。与此同时,法灵顿站与其他车站的建设安装工作仍在继续,截止今年第一季度,施工已经完成90%,预计伊丽莎白线的列车将于今年12月之前开始运营。
由于之前尚无先例,方案初次提出时曾遭到质疑;而如今,Crossrail 工程的法灵顿工厂的玻璃橱柜内,象征这技术创新的奖杯熠熠生辉。相信在未来,这一工法也会为地铁车站施工提供良好的技术启发与借鉴。
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