大直徑盾構擴挖修建地鐵車站的探索

朱久川，王文軍

（天津市市政工程設計研究院軌建分院，天津 300051）

0 引言

隨著北京城市建設、地面交通和市政設施的快速發展，地鐵的建設用地愈來愈緊張，周邊環境也愈來愈復雜，因此地鐵車站的建設難度也越來越大，采用通常的工法在建成區實施車站的建設，會受到周邊建筑、地下管線、地面交通等周邊環境條件的種種制約。這不僅牽扯到各方面的問題，而且地鐵建設總體投資中拆遷、管線改移等方面的投資所占的比重大幅增加，甚至在部分地區會影響地鐵車站設置而造成地鐵功能的缺失，因此探索一種較少受周邊環境條件制約的工法就成為一種迫切的需要。

目前地鐵車站主要采用明（蓋）挖法和暗挖法施工，區間主要采用盾構法和礦山法施工，也有部分區間采用明挖法施工。通常車站采用明（蓋）法施工，在車站兩端設置盾構端頭井，區間才有條件采用盾構法施工；而暗挖車站目前只做到盾構調頭，還不具備直接在車站端部設置始發井和接收井，實現始發和接收的功能。若要具備始發條件，需要在區間上另設盾構始發井。要具備接收條件，也需要在車站端部將盾構機平移到風井后，再進行接收。這些因素大大地制約了區間采用盾構施工的條件。目前，在建成區建設地鐵車站受周邊建筑、地下管線、地面交通等周邊環境條件的制約，明挖施工條件越來越困難，另外車站暗挖施工又制約了區間的盾構施工。

1 大盾構擴挖車站工法的提出

為了解決上述問題，通過研究提出了區間盾構先推過車站后，在車站范圍采用盾構法與暗挖法聯合修建車站的方法（簡稱盾構擴挖車站）。該方法實現了車站暗挖和區間盾構的有機結合，既解決了困難地段車站的修建問題，也提高了盾構在區間的利用效率，為今后北京地鐵，乃至全國地鐵的建設提供一條新工法和思路。該工法與常規方法相比較具有諸多優點：

（1）施工對周圍建筑和地面交通影響較小，管線遷改量小。

（2）區間施工不受車站的影響，車站與區間施工干擾小。

（3）站位選擇靈活，甚至可以預留站位。

（4）區間盾構，車站工法選擇靈活，可暗挖，也可蓋挖或明挖。

（5）盾構機利用率高，一臺盾構機推過一個或多個車站，需要的盾構場地少，盾構無需轉場或二次始發等。

（6）施工方法單一，如車站采用暗挖擴挖，暗挖體量小，且受力轉換簡單，施工風險和難度小。

2 盾構擴挖型式的比選

結合我國的實際情況，分析研究了盾構區間與擴挖車站的可能性，主要概括為以下三種形式。

2.1 單圓大型盾構擴挖車站（見圖1）

2.2 雙圓小型盾構擴挖車站（見圖2）

圖2 雙圓小型盾構擴挖車站示意圖（單位：mm）

2.3 雙圓中型盾構擴挖車站（見圖3）

圖3 雙圓中型盾構擴挖車站示意圖（單位：mm）

3 大盾構擴挖方案的優勢

在確定盾構擴挖的基礎上，其設計主要針對大、中、小型盾構擴挖實現車站方案進行了比選：方案一：大盾構隧道擴挖形成側式車站（盾構限界8.8 m）。方案二：中盾構隧道擴挖形成分離島式車站（盾構限界7.6 m）。方案三：小盾構隧道擴挖形成分離島式車站（盾構限界5.2 m）。比選情況見表1、表2所列。

表1 區間斷面比較一覽表

經過比選，單線大盾構在工程量、造價、安全性、實施難度等方面相對其它形式具有綜合優勢。該項設計采用限界8.8 m，隧道內徑9 m的單線盾構隧道方案。在單線盾構隧道基礎上進行車站擴挖施工，形成側式站臺車站。東四環北路站具有始發條件，將臺路站、萬紅西街站定為擴挖站。在萬紅西街-阜通東大街區間具備設置接收井條件，根據地勘資料，這段范圍的地層條件比較好，適合采用盾構施工。因此確定該標段作為大盾構試驗段，全長約3.6 km，其中11標段長度2.92 km。

表2 常規思路與盾構擴挖思路比較表

結合該標段的具體情況，通過與明蓋挖法和暗挖法比較，大盾構擴挖法具有明顯的優勢：

（1）對地面周邊環境影響小，外部協調工作量大大減小。

（2）與明蓋挖法相比，將臺路站、萬紅西街站兩座大盾構擴挖車站可少改移管線36根，約3400 m。節省管線改移費用約8000萬元。

（3）與明蓋挖法相比，節省交通導改費用約300萬元。

（4）盾構機可連續施工幾個區間和車站，施工可操作性強，避免了常規暗挖車站需要過站或站內調頭，解決了暗挖車站與盾構區間結合的難題。簡化了盾構施工流程，方便了施工管理。

（5）東四環設置始發井，在12標段區間設置接收井，減少了中間站盾構始發、調頭和轉場，有效縮減了區間施工工期。

通過初步的設計研究，大盾構擴挖車站在管線改移、交通導改、外部協調工作量、站位布置、盾構施工等方面具有較大優勢。這種方法適合在城市中心區修建地鐵，特別是在地鐵沿線建筑密集，交通繁忙，地下管線直徑大、種類多、埋深深等困難環境下修建地鐵。

4 結語

在日益發展和復雜的城市環境下，對大直徑盾構擴挖地鐵車站方案及工法進行了研究和探索。雖然該工法仍有很多具體問題需要繼續研究解決，但其本身無論是技術還是經濟上都是完全可行的，使得地鐵工程建設者對解決特殊及困難地段地鐵車站的建設問題擁有了更多的技術解決手段。

[1]北京城建設計研究總院.北京地鐵十四號線工程可行性研究報告[R].2009.

[2]北京城建設計研究總院.北京地鐵十四號線工程方案設計文件組成與內容[R].2009.

[3]GB50157-2003，地鐵設計規范[S].

[4]北京市地方標準城市軌道交通技術標準（試行稿）[S].