深圳地鐵3號線西延段區間施工工法研究

潘紅兵

中鐵隧道集團三處有限公司，深圳 518052

深圳地鐵3號線西延段區間施工工法研究

潘紅兵

中鐵隧道集團三處有限公司，深圳 518052

本文以深圳地鐵3號線西延段區間的特點為出發點，結合該段區間線路的周邊環境與地質條件，結合工程造價和施工工期的要求，討論不同條件下地鐵區間施工的重點和難點，有針對性地選擇施工工法。

地鐵；區間；工法

1.概述

深圳市軌道交通龍崗線（3號線）工程的全線是由福田區的益田村至龍崗的雙龍，總長約41公里，設車站30座。分兩期建設，一期工程（即在建段）由紅嶺至雙龍，線路長約32.86公里，設車站22座。二期工程（即西延段）工程由益田至紅嶺，線長約9公里，設車站8座。預計2011年6月30日建成通車。

深圳地鐵3號線西延段全線均在福田區范圍內敷設，線路南起益田村，沿民田路北上，至紅荔路后東行，順紅荔路東行至深圳圖書館附近與在建工程紅嶺站相接，均為地下線。地下區間隧道線路總長6856.649m，左、右線隧道總長：13717.874m。其中正線（右線）隧道：明挖法隧道線路長度為349.403m，占總長2.5%；盾構法隧道線路長度為12207.211m，占總長89.0%；礦山法隧道線路長度為1161.26m，占總長8.5%。

各地下區間分別如下：

（1）益田站～石廈站區間隧道（簡稱：益石區間）及一座聯絡通（通道內設泵房），左、右線分別長724.22m、729.38m，單線隧道總長為1453.6m。

（2）石廈站～購物公園站區間隧道（簡稱：石購區間）及一座聯絡通道，左、右線分別長923.289m、923.17m，單線隧道總長為1846.459m。

（3）購物公園站～福田站區間隧道（簡稱：購福區間）及一座聯絡通道，左、右線分別長640.622m、640.65m，單線隧道總長為1281.272m。

（4）福田站～少年宮站區間隧道（簡稱：福少區間）及2 座聯通道（其中1 座在通道內設泵房），軌排井及中間風井。左、右線分別長1341.138 m、1321.75 m，單線隧道總長為2662.888m。

（5）少年宮站～蓮花二村站區間隧道（簡稱：少蓮區間），左線全長580.461m；右線全長579.799m。隧道總長1160.26m。

（6）蓮花二村站～華強北站區間隧道（簡稱：蓮華區間）及3 座聯絡通道（其中1 座在通道內設泵房），中間風井及風機房，華強北站～中心公園站出入線（設泵房1 處）。左、右線分別長1658.018 m、1657.9m，隧道總長為3315.918m。出入線長398.403m。

（7）華強北站～上步中路站區間隧道（簡稱：華上區間）及1 座聯絡通道，左、右線分別長688.672 m、699.2m，單線隧道總長為1387.872m。

（8）上步中路站～紅嶺站（本次設計終點）區間隧道（簡稱：上紅區間），左線全長304.805m；右線全長304.80m。單線隧道總長為609.605m。

（9）華強北站～中心公園站出入線雙線隧道長398.403m。其中與正線（右線）合建為三線隧道段長度315.11m，出入線左、右合建為雙線隧道段長度83.293m。

2.區間工法綜合性分析

2.1 周邊環境

地鐵3號線西延段全線均在福田區范圍內敷設，線路南起益田村，沿民田路北上，至紅荔路后東行，順紅荔路東行至深圳圖書館附近與在建工程紅嶺站相接，均為地下線。沿線大多建筑物密集，高樓聳立，商業繁榮，人流密集，道路縱橫交錯（主要道路有石廈二街、石廈北二街、富民路、濱河大道、民田路、福華四路、福華三路、福華一路、深南大道、福中三路、福中路、福中一路、紅荔西路、彩田路、皇崗路、紅荔路、華富路等），地面交通繁忙。深圳地鐵1 號線、4 號線、廣深港客運專線、福田河河道穿行其間并橫跨地鐵3號線西延段區間線路；隧道上方及道路兩側建筑物密集，特別是在益田村站～石廈站段穿越石廈村居民自建房、地面建筑物密集。線路沿石廈二街及石廈北二街路行進，路面交通繁忙，地面道路狹窄,地下管線縱橫、施工場地布置較困難。同時該段線路臨近深圳黃埔學校小學和中學部、深圳兒童醫院、深圳少年宮、深圳圖書館、深圳中心公園等公益場所及文衛單位。沿線居住小區密布，客流十分集中。可見，本段區間隧道是地鐵3號線全線工程難度及風險最大的地段，尤其是益田村站～石廈站區間，地表建筑物密集，整段區間隧道下穿4～9 層房屋約29 棟，根據現場走訪調查，隧道穿越的建筑物除2棟房屋有深約9～10m 的樁基礎外，其余均為整體擴大基礎（均為居民自建房，無準確資料可收集）。施工時必須采取切實可行、強有力的工程措施，妥善處理地鐵與既有建筑的關系，確保施工及運營期間地鐵和既有建筑物的安全。

2.2 地質概況

1）益田站～石廈站區間

該段區間主要在石廈村房屋群及石廈北二街穿行，區間周邊環境復雜。隧道所處地層主要為砂質、礫質黏土<6-2>，全風化花崗巖<12－1>，強風化花崗巖（土柱狀）<12－2－1>中通過。地下水主要為第四系孔隙水、基巖裂隙水。工程地質條件較差。

2）石廈站～購物公園站區間

區間隧道通過的地層大多為強風化花崗巖<12-2>、強風化花崗巖（土柱狀）<12－2－1>，全風化花崗巖<12-1>，地質條件較差。在石廈站端Z（Y）CK4+379.63 ～+592 段長212.37m 隧道在花崗巖強～弱風化中穿過，隧道拱頂局部在花崗巖殘積土層中，地質條件相對較好。

3）購物公園站～福田站區間

該段區間主要沿民田路敷設（橫穿深南大道），地下構筑物較多（主要有電力電纜隧道、地鐵1 號線區間盾構隧道、城際線等），地面交通繁忙。隧道基本上都在全風化花崗巖<12－1>、強風化花崗巖（土柱狀）<12－2－1>、強風化花崗巖<12-2>中通過。工程地質條件較差。

4）福田站～少年宮站區間

區間隧道大多在強風化花崗巖（土柱狀）<12－2－1>，全風化花崗巖<12-1>地層中通過，工程地質條件較差。在少年宮站進站端Z（Y）CK7+491.82～+566 長74.18m 范圍區間隧道穿越地層為強～微風化，工程地質條件較好。

5）少年宮站～蓮花二村站區間

區間隧道穿越地層均為中～微風化花崗巖地層，工程地質條件較好。

6）蓮花二村站～華強北站區間及華強北站～中心公園停車場出入線

隧道大多在砂質礫質黏土<6-2>、強風化花崗巖（土柱狀）<12-2-1>、全風化花崗巖<12-1>地層中通過，工程地質條件較差。在蓮花二村站出站端Z（Y）CK8+505.4～Z（Y）CK8+761.71段長256.31m，洞身穿越花崗巖強～微風化層，局部穿越花崗巖殘積土及全風化地層，隧道開挖面上軟下硬，下部的中～微風化花崗巖強度很高。

7）華強北站～上步中路站區間

區間隧道穿越的地層主要為粉細砂層<3-2>、中粗礫砂層<3-3>、砂質、礫質黏土<6-2>、全風化花崗巖<12-1>、強風化花崗巖（土柱狀）<12—2—1>地層中穿過。地質條件差。

8）上步中路站～紅嶺站區間

區間隧道穿越的通過的地層主要為花崗巖殘積土及全、強（土柱狀）風化地層，地質條件較差。總之，本段區間隧道所處的周邊環境較復雜，工程及水文地質條件差，必須選擇與之相適應的施工工法和輔助工程措施，才能保證施工安全，減少對環境的破壞，保證施工工期。

2.3 施工方法

施工工法對結構的確定和地鐵土建工程造價有決定性影響。

施工工法的選定，一方面受沿線工程地質和水文地質條件、環境條件（地面建筑物和地下構筑物的現狀、道路寬度、交通狀況）等多種因素的制約，同時也會對工程的難易程度，工期，造價，運營效果等產生直接的影響。

由于采用盾構法較礦山法施工具有施工風險相對較小、對房屋基礎保護相對較好、地面沉降控制較好、對環境的影響較小、工程投資較省等優點。根據沿線區間的周邊環境、工程及水文地質條件， 雖然采用盾構法施工也存在一定的風險和不可預見性，但只要在施工前，對地層條件、周邊環境進行充分的調查研究；對各種可能遇見的情況，做好應急處理措施；根據地層條件和周邊環境選擇合適的盾構機和配置合理的盾構刀盤和刀具，控制好盾構機的掘進參數，以上采用盾構施工的缺點就可以克服和弱化，可以較好地避免在該段區間采用礦山法存在的風險和施工難度。

由于少年宮站～蓮花二村站區間隧道穿越地層均為中～微風化花崗巖地層，工程地質條件較好，采用礦山法施工。

其余區間隧道均采用盾構法施工（其中有3個區間隧道局部有穿越微風化地層段，采用礦山法通過車站端頭完成隧道開挖及初支施工，盾構通過時拼裝管片）。

3.地鐵三號線西延段區間工法選擇的主要控制因素

3.1 周邊環境

益田站～石廈站區間下穿石廈村房屋建筑群，大部分上部為框架結構，下部為淺基礎（少數為樁基礎），為確保施工安全并減少隧道施工對周邊環境的影響，故選擇盾構法施工。

益田站～石廈站區間石廈站端，天虹商場地下室基坑錨索侵入隧道范圍，采用盾構掘進較困難，故選擇礦山法開挖，截除錨索后盾構空推拼裝管片的方式施工。

購物公園站～福田站區間下穿地鐵1號線隧道，且地鐵1號線已處于運營階段，兩者之間凈距最小為1.2m，為確保施工安全并減少對地鐵1號線運營的影響，故選擇盾構法施工。

尚有大部分沿現狀道路下穿，為減少對地面交通的影響，故選擇暗挖法施工，由于盾構法能更好控制地表沉降，故一般選擇盾構法而不是礦山法。

3.2 地質條件

表1 深圳地鐵3號線西延段區間工法一覽表

從西延段沿線地層情況及特性看，幾種工法多能普遍使用，但由于已選擇盾構法作為最主要的工法，所以隧道穿越硬巖的強度成為衡量工法選擇恰當與否的重要指標，一般通過線路縱坡調整避開隧道硬巖，最典型的是蓮花村站～華新站區間，對線路調整難于避開硬巖地段，主要考慮礦山法開挖盾構空推拼裝管片的方式，其中數段區間均有類似情況，若硬巖強度稍低或范圍稍小，則選擇盾構直接通過的方式施工，比較典型的是福田站～少年宮站區間，另外一個需要考慮重要因素是球狀風化體的分布，主要由承包商根據球狀風化體的分布及特性，結合自身盾構機配置和施工水平，采取地面爆破或沖孔清除，或者選擇盾構直接通過的方式施工。

少年宮站～蓮花村站區間由于隧道穿越地層主要為中微風化花崗巖，地質條件較好，故選擇礦山法施工。

3.3 工程造價

根據目前國內類似工程的情況統計，一般來說，明挖法隧道造價比礦山法及盾構法隧道造價相對較低。明挖隧道的造價受線路埋深影響較大，所以西延段只考慮在線路埋深較淺以及其他暗挖法隧道難于實施的情況選擇明挖法，其中包括出入段線隧道及蓮花村站～華新站區間配段。

3.4 施工工期

一般來說，盾構隧道施工進度較快，約180m/月，西延段工期較緊，普遍選擇盾構法施工，但也存在實際施工過程中，由于各種原因盾構法不能確保工期的條件下，選擇礦山法代替盾構法施工的情況，比如石購區間。

3.5 施工場地

通紅區間原設計考慮盾構法施工，后由于無法落實盾構始發場地，故改為礦山法施工。

4.地鐵三號線西延段區間工法選擇的結論

施工工法對結構的確定和地鐵土建工程造價有決定性影響。

施工工法的選定，一方面受沿線工程地質和水文地質條件、環境條件（地面建筑物和地下構筑物的現狀、道路寬度、交通狀況）等多種因素的制約，同時也會對工程的難易程度，工期，造價，運營效果等產生直接的影響。

由于采用盾構法較礦山法施工具有施工風險相對較小、對房屋基礎保護相對較好、地面沉降控制較好、對環境的影響較小、工程投資較省等優點。所以選擇盾構法作為西延段施工的首選工法，對地質條件總體較好的區間，則選擇礦山法施工，若局部隧道侵入硬巖或地下構筑物侵入隧道范圍內，則根據具體情況選擇礦山法開挖盾構空推拼裝管片的方式施工。在盾構法或礦山法隧道難于實施的情況，比如線路埋深較淺，則選擇明挖法施工。

深圳地鐵3號線西延段區間工法選擇情況匯總如表1

[1] GB 50307—1999.地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規范[S].

[2] GB 50299—1999.地下鐵道工程施工及驗收規范[S].北京：中國計劃出版社.2004

[3] 鐵道第二勘察設計院.地鐵工程設計指南[M].北京：中國鐵道出版社.2002[4] 北京城建設計研究總院.GB 50157—2003 地鐵設計規范[S].北京：中國計劃出版社.2003

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.023