孙国鹏
中铁电气化局集团有限公司铁路工程公司 北京市丰台区100036
摘要：随着城市发展的不断壮大，地铁已经成为大城市的标配，目前我国开通地铁的城市已经有40个，城市轨道交通运营线路达到 6426.84公里，成为世界城市轨道交通大国。近年来，随着我国城市规模的快速发展和城市化进程的进一步逐步加快，或因地区规划整体布局调整、或因地铁自身运力提升需求、或因配合其他市政建设（道路路网扩宽升级、建立综合枢纽等），对已完工的地铁站出入口结构实施改造已在大城市中较为普遍。在地铁出入口改造施工中，创造性的应用同步顶升技术，能够加快施工速度，减少环境污染，并有效节约成本。
关键词：同步顶升 地铁出入口 改造施工
中图分类号：U445 文献标识码：A
1.引言
北京地铁6号线东夏园站位于北京市委、市政府新址东侧800米，于2014年开通运营。因2017年北京市城市副中心规划调整，通州区运河东大街道路两侧整体标高抬高，需对东夏园站A出入口整体向上抬高1.25米。
常规设计方案为：拆除原地面亭装修、机电设备，机械破除原地面亭顶板及立柱，对原出入口基础混凝土墙体植筋、长高后，重新施作框架柱、顶板结构。应用同步顶升技术进行出入口改造，无需拆除原地面亭结构及其顶部装修，采用千斤顶对基础墙进行同步、均匀的整体顶升，再施作后浇带钢筋混凝土，实现出入口结构整体抬高的最终目的。
2.施工准备
2.1拆除部分装修、机电设备
拆除影响施工的的内外装修（玻璃幕墙、铝板、石材、吊顶方通等）及机电设备，露出混凝土结构。
2.2结构状态检查
（1）外观检查：查明主体结构裂缝的分布情况、外露钢筋的锈蚀等。
（2）混凝土强度、碳化检测：通过测量原结构混凝土的强度、混凝土碳化深度，评定混凝土结构的耐久性。
2.3设备选择
根据测算，本次顶升施工的顶升主体结构自重约115t，在确保顶升保险系数的情况下，拟采用PLC同步顶升系统及16台100T千斤顶进行本次顶升施工。
2.4新增辅助上、下圈梁
新增基础墙墙体两侧新增辅助上、下圈梁，采用比原结构高一标号的钢筋混凝土进行施工，并且与原结构墙体采用高强螺杆对拉连接。上圈梁底部预埋10mm厚预埋钢板，与圈梁钢筋有效连接。
2.5千斤顶布置
上、下圈梁之间布置顶升系统，顶升千斤顶与跟随顶采用对称布置。千斤顶通过螺栓悬吊于上圈梁底部的预埋钢板上，上圈梁纵横向通过现浇混凝土（或32#A工字钢）系梁进行连接，组成顶升托盘体系，使主体结构在同步顶升过程中连接成一个整体。待上、下圈梁和系梁均达到设计强度后，方可进行顶升作业。
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3.同步顶升
3.1同步顶升设备安装与调试
（1）安装顶升设备前，仔细检查安装点是否牢固与水平，若出现不平整情况需及时处理，调至水平。
（2）顶升点上方托架底面必须进行找平处理。
（3）顶升系统调试
进行液压系统、控制系统、监测系统检查，并进行初值的设定与读取。系统初始加载由液压工程师会同土建工程师共同确定并报总指挥，最终由系统操作员输入PLC同步顶升系统；读取控制系统中力传感器和位移传感器的初值或将其归零。
3.2微加载
为完成安装调试的顶升设备进行轻同步微加载，每次加压1MPa左右，通过微加载的压力将顶升主体的自重完全传递到顶升千斤顶上。
3.3基础墙的切割施工
微加载施工完成后，采用绳锯、水钻进行原基础墙结构切割。
3.4试顶升
（1）试顶前再次全面检查准备工作是否全部完成。
（2）顶升系统启动后现场各组人员各就各位，密切观察出入口结构是否有异常状况出现，设备、仪表是否正常工作，显示读数是否在合理范围内。
（3）试顶的高度控制在5~10mm。试顶顶起后，结构被顶起的程度必须一致，持荷至少5分钟，观察结构及设备状况。如有异常情况，应立即回油将结构回落，问题解决后再进行试顶，直至结构正常均匀受力及设备运行正常。
（4）试顶正常后，应平稳的将结构回落。
3.5正式顶升
（1）每次顶升顶程控制在100~150mm，每个顶程到位后，通过锁定千斤顶将顶升系统固定，采用50mm、100mm及200mm的钢垫块进行逐级抄垫，抄垫完成后再进行下一顶程的顶升施工。
（2）各级顶升过程中千斤顶的顶升力按级加载，每1级千斤项的顶升力控制量根据监测数据进行调整。
（3）各顶升力同时根据油压表及荷载传感器的数据进行控制，同时将顶升位移量作为控制首要指标，当顶升位移量达到目标顶升量时，可不需达到预计加载值，当加载到目标荷载但未达到目标顶升量时，应具体分析原因然后确定下一步加载方案。
（4）整个顶升过程中，必须严格控制顶升速度，最大顶升速度不超过10mm/min。
3.6超顶
当正式顶升到位后，根据结构当前线型及监测数据综合分析，再进行一次顶升，使得附属设施在拆除所有支撑体系，并再次出现沉降后依然可以保持在设计值允许偏差范围内，该顶升操作步骤称为超顶施工。本项目超顶顶升量拟为2mm~5mm范围内。
4.顶升监测
拟采用自动化实时监测技术，实时反馈同步施工过程中各控制参数的变化，为下一步工序的实施提供指导。监测内容包括主要受力截面的应力监测和结构标高监测。
应力监测：在顶板、纵横梁、框架柱等结构上布置多个特征点，采用应变片的结构内力监测。合理评价顶升过程中结构内力变化的影响因素，以便及时、主动地采取措施降低或消除不利因素的影响。
结构标高监测：在结构墙（每隔3米）及每个框架柱上设置高程监测点，每顶升一次，都必须对各点的高程进行监测，各点的竖向位移差控制在2mm以内。
5.墙体接高
结构顶升到位后，需对千斤顶下的钢垫块进行整体检查，确保临时支撑体系的稳定性。进行原墙体结构混凝土的凿毛、新墙体钢筋绑扎、模板支立及混凝土（采用比原结构高一标号的补偿收缩混凝土）浇筑，实现对基础墙体的接高。
6.重难点控制
同步顶升的重点在于保持结构的完整性，防止由于顶升作用点的不同步导致结构扭曲而出现裂缝等各种病害。
为了保证顶升同步，在每组千斤顶的液压缸位置安装位移传感器，进行精密位置测量，组成位置闭环，通过一个控制器负责接受和处理传感器所发出的信号，并将这些信号与允许差值进行比较，一旦测量位置与指令位置存在偏差，便会产生误差信号，该信号经放大后叠加到指令信号上，使该组总的举升力增加或减小，于是各液压缸的速率发生变化，直至位置误差消除为止。
由于整个顶升系统的位置信号由同一个控制器给出，通过位置闭环锁链的反馈系统，控制顶升的位移和姿态，使同步精度达到±2.0mm，这样就可以很好的保证顶升过程的同步性，从而保证结构的安全性。
同时，千斤顶配有液压锁（或机械自锁）系统，可防止任何形式的系统及管路失压问题，从而保证负载有效支撑。
7.应急预案
7.1电脑控制系统因意外撞击而造成系统故障
（1）进行系统设定为“一旦没有电脑信号，整个系统处于保压状态，并且发出警报，千斤顶启动自锁功能”。
（2）设置专门的空间安放电脑，同时备用一套同型号的电脑做替换，电脑操作室只允许技术人员或者相关人员进入，并为电脑资料作硬盘备份，防止系统错乱时数据丢失。
（3）在操作界面上面设定专门的应急操作按钮。可以在紧急情况下启动该程序，使整个工程进入事先设定的闭锁状态。
7.2电脑断电事故
为主控电脑配置专用的UPS，提供不间断电源；在开机前，UPS至少保证具有稳定运行半个小时的主控室用电量。由专业电工处理电线电路方面故障。
7.3 PLC系统故障
由专业工程师对系统进行检查，尽快排除故障，现场应有足够的备品、备件。
7.4 液压泵站由于断电等原因不能正常提供动力
千斤顶具有自锁功能，关闭截止阀后可由千斤顶内部的压力来支撑系统应用，同时现场锁闭千斤顶自锁螺栓，人工锁闭。
7.5千斤顶不能正常提供压力
事先多预备千斤顶和钢垫块，可先用垫块支撑，然后由液压工程师维修或者更换千斤顶。
7.6千斤顶压力异常
专人看管液压系统压力部分，发现问题，立即报告主控室，由主控室操作人员决定是否关闭截止阀，如果问题严重，应停止整个系统，解决具体事宜后，再行开机调试。同时跟随顶发挥作用，补充顶力不足，确保结构物的稳定。
8.经济效益及社会效益
常规方案采用机械破除地面亭，为防止混凝土块降落对地下结构及设备造成损坏，需对结构及设备（特别是电扶梯）进行严格的防砸、防粉尘及防水保护；同时，机械破除混凝土结构过程中会造成极大的噪音及扬尘污染，会对其西侧北京市委、市政府的办公环境造成一定影响。同步顶升技术的运用，可最大限度的避免对电扶梯等地下设备的损害，减少对周边环境的噪音及扬尘污染；同时，保留原来的出入口主体结构，不再重复顶板结构施工，不仅可以控制工程建筑垃圾产生的数量，而且能有效地缩短工期和节约成本。
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9.结语
地铁出入口改造采用整体顶升技术，操作相对简单，安全性有保障，且具有良好的经济效益和社会效益，是值得推广使用的技术方案。