廣州地鐵明暗挖結合車站設計特點

姚文峰

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司 武漢430063)

1 明暗挖結合車站概述

地鐵車站的總體布局應符合城市規劃、城市綜合交通規劃、環境保護和城市景觀的要求，并應處理好地面建筑、城市道路、地下管線、地下構筑物及施工時交通組織之間的關系。目前國內在建或已建地鐵車站的建筑布置形式，通常采用站廳、站臺上下重疊的合建形式，需道路部分或完全封閉，采用明挖法施工，是一種適用面廣而普遍采用的建筑布置形式。地下車站及區間隧道分布于城市的主要交通干線之下，在交通繁忙、建筑物密集地段，需要減少施工對地面交通的影響，此時可采用蓋挖法施工，并宜鋪設臨時路面，采用蓋挖順作法(包括半蓋挖順作法)施工。對管線和房屋拆遷難度大、征地難度大的車站可采用大斷面全暗挖施工，但是在水文地質條件很差，或受地下構筑物限制時，用全暗挖法修建地下車站困難大，風險也很大。采用明暗挖結合的方法施工，車站建筑布置靈活，施工期間對交通影響較小，工程費用相對低。

明暗挖結合車站有幾種形式:兩端明挖(或蓋挖)+中間暗挖、兩端暗挖+中間明挖、左線明挖+右線暗挖、一側站廳明挖+左右線暗挖。一般典型明暗挖結合車站的特點是:站臺隧道采用分離島式布置，明挖站廳設在車站兩端、中部、一側、兩側或站臺上部，兩者通過扶梯斜通道直接連接，暗挖洞室群為相互平面交叉。

2 車站特點

2.1 廣州地鐵6號線一德路站

一德路站位于一德路和海珠南路交會處，沿一德路大致呈東西走向，其西北側是24層的玩具批發城，南面是22層的山海城，西南是一德西路小學及禮品批發市場，車站西面是新建的兒童公園。車站周圍建筑密集，建筑質量普遍較差，且多為商鋪。車站總平面圖見圖1。

圖1 一德路站車站總平面

一德路站處于商業繁華地段，車流量大，行人多。一德路和海珠南路均為單行道，其中一得路現狀道路寬15 m，規劃道路寬35 m，交通較為繁忙;地下管線較多，有排水管、給水管、電力、電信管等，但管線埋深均在地下3 m以內，對車站埋深影響不大。埋深最大的是直徑800 mm的排水管，埋深為2.25 m;與一德路站相連接的兩端區間，采用盾構施工，由于拆遷無法按時完成，車站的設計為先施工暗挖站臺部分，為盾構先期通過車站創造條件。由于沿一德路騎樓不能拆遷，所以只能在一德路后面做站廳，在一德路下面做暗挖站臺部分。

車站布置于海珠南路和一德路交會處附近。為明暗挖相結合，在平面上為分離島式車站。車站明挖部分為明挖主體和明挖附屬兩個部分，其中主體為地下3層，地下1層為站廳層，地下2、3層為設備層，地下2層主要為變電所設備室和部分管理用房;地下3層為交通轉換廳，乘客在此通過暗挖的人行橫通道下行到站臺層，同時本層也是通風、電纜的轉換層。

車站明挖部分外包總長為61 m，標準斷面寬度為18 m，線間距為26 m，頂板覆土厚度為3 m，有效站臺中心軌面埋深為29.88 m，暗挖站臺標準段寬度為32.5 m。

車站暗挖部分由2層24個空間立體交叉的洞室群組成，每個隧道洞室均為單洞，斷面有曲墻馬蹄形、直墻拱頂、矩形結構3種形式。隧道支護均為復合式襯砌，采用全包防水層。其中人行橫通道、機械風道、消防通道、排熱風道和活塞風道下穿一德路臨街騎樓(見圖2)。

圖2 一德路站車站暗挖站臺縱斷面

2.2 廣州地鐵6號線海珠廣場站

海珠廣場站是6號線與2號線的換乘站，位于海珠廣場北側，起義路、—德路、泰康路的交叉口位置，交通繁忙;站位北側為廣州市解放紀念碑、廣州賓館、廣東省展覽館以及沿街的商業騎樓;站位南側為海珠橋、海珠廣場東廣場;站位以西為海珠廣場西廣場、2號線海珠廣場站;站位以東為五金批發市場、泰康城廣場和華夏大酒店等。車站場地地貌為珠江三角洲沖積平原，地勢低平，距離南側的珠江約180 m。

車站呈東北—西南走向，車站總長94.4 m，站臺寬3.5 m，有效站臺長度為72 m，車站為分離島式，左右線間距為26 m，軌面埋深約為33.5 m，頂板覆土厚度約為3.0 m。車站采用明挖與暗挖相結合的施工方法，即3層明挖+站臺層暗挖、東端局部5層明挖，車站明基坑長66.6 m，明挖基坑采用連續墻作為圍護結構。車站設置2個地面出入口、1個站廳層換乘通道和1個站臺層換乘通道(見圖3)。

車站站臺層暗挖隧道、橫通道、豎井、斜通道采用噴錨構筑法施工，各部分大體情況如下。

1)縱向平行的2條站臺主隧道:線路平面主要為直線，隧道采用雙洞馬蹄形斷面，拱頂埋深約為26.22 m，距離明挖結構底板約為4.62 m，左右線隧道凈間距14.1 m;擴大段左右線隧道凈間距約為10.9 m(見圖4)。

圖3 海珠廣場站車站總平面

圖4 海珠廣場站車站縱斷面

2)橫向平行的3條橫通道:1號橫通道、2號橫通道、3號橫通道(從左到右)，3條橫通道連接左右線站臺主隧道，斷面均為帶仰拱的直墻拱形斷面。

3)左右線隧道之間的電梯豎井及電梯下人行通道:電梯井位于車站西端，通向站廳層，其斷面形式為矩形，人行通道采用帶仰拱的直墻拱形斷面。

4)左右線隧道之間的扶梯斜通道及扶梯下人行通道:扶梯斜通道位于車站中部，連接負3層和站臺層，采用馬蹄形斷面，斜通道下方設置人行通道。右線站臺隧道設置扶梯清掃通道，與扶梯斜通道連通。

3 車站施工關鍵技術

一德路站先施工暗挖站臺隧道，后施工明挖結構及穿越騎樓的暗挖隧道。右線臨時施工豎井位于山海城的西面廣場，其功能是開挖左、右線站臺隧道，完成后要回填施工豎井。豎井只有初期支護，豎井結構采用錨桿+鋼筋網+格柵鋼架+噴射混凝土組成的聯合支護。車站暗挖隧道由多條相鄰隧道并列交叉組成，在設計中除要考慮單體隧道自身的穩定性外，還要充分考慮群洞效應，通過對主體隧道與斜通道不同的施工次序分析，確定先施工右線站臺隧道、再施工橫通道，然后施工左線站臺隧道的施工順序，機械風道、人行通道、消防通道、排熱風道、活塞風道等明挖結構施工完成之后，從明挖站廳向暗挖站臺方向施工，此方案無論對隧道施工的穩定性還是相互影響的程度及對地面沉降的控制等方面均具有優勢。

一德路站臨街騎樓主要為解放前興建的老舊建筑物，房屋結構主要為磚混或磚木結構，部分多次改建或加高，并且其基礎主要為天然或木樁基礎，施工保護困難。車站開工后施工單位即委托具有房屋鑒定資質的單位對受施工影響范圍內的房屋進行現狀鑒定，根據鑒定報告分析，一德路站施工期間即使在設計、規范允許范圍內的微小振動及沉降都可能對部分騎樓造成影響。

原方案明挖基坑距離騎樓比較近，在施工明挖基坑前，對臨街騎樓進行拆除，并對設計方案進行了優化，明挖3層站廳改為明挖2層，站廳面積擴大，騎樓在車站完工后復建。對暗挖洞室位置及尺寸進行了調整，原活塞風道與排熱風道合并為一個洞室，機械風道從站臺隧道上方移至下方。消防通道與扶梯通道原設計方案采用大管棚+洞內袖閥管加固及CRD法(交叉中隔墻法)支護，在施工大管棚過程中，發現了大量的涌水涌砂。后改用地面分期加固方案，一共分三期進行加固，先加固區域外側雙排旋噴樁止水帷幕，再加固里側旋噴樁。從加固的效果來看，受動水的影響，淤泥層地質旋噴樁加固效果較好，而砂層效果較差;受地下管線影響，管線投影下方的地層無法加固到位，存在加固盲區。在一期地面旋噴樁加固的基礎上對兩通道采用二重管無收縮WSS工法(二重管無收縮雙液注漿)(A、B或C液)進行洞內地層注漿加固，加固范圍為:通道開挖輪廓線以外5.0 m。一德路站扶梯斜通道拱頂處于強風化泥質粉砂巖層，采用WSS注漿工藝加固，在施工過程中，加固范圍上方的800、300給水管出現嚴重漏水情況，導致加固效果不明顯。出于對施工安全性的考慮，扶梯斜通道由全暗挖改為明暗挖結合工法。原明挖風亭所在位置的3層建筑不能拆遷，明挖風亭向東側移動約47 m，在原施工豎井處增設出入口。一德路站方案調整后的剖面圖見圖5。

圖5 一德路站方案調整后的剖面

海珠廣場站距離珠江較近，地下水豐富，地層主要為中風化粉砂質泥巖，巖體裂隙發育，稍破碎，浸水軟化，兩側站臺隧道的開挖斷面大，且與中間人行通道的凈距較小，位置關系復雜，為控制地面沉降和減少隧道先后開挖的相互影響，隧道開挖采用控制爆破技術，施工方法采用CRD法、CD法(中隔墻法)或CD法+臺階法，并在小間距位置注漿預加固(見圖6)。隧道開挖后應及時支護、封閉成環，使支護與圍巖共同形成聯合支護體系，抑制圍巖過大變形。隧道變形穩定后，方可拆除臨時支撐，拆撐長度根據現場臨時支撐軸力監測等隧道監測數據確定，以確保拆撐時隧道和周圍建筑物的安全。

圖6 海珠廣場站暗挖斷面接近夾持土處理

車站站臺層隧道利用5層明挖基坑進行開挖，主要施工步驟為:開挖左右線站臺主隧道;開挖3號橫通道;開挖2號橫通道;開挖1號橫通道、扶梯清掃通道;利用2號橫通道開挖電梯下人行通道，利用明挖基坑開挖電梯井;利用2號橫通道開挖扶梯下人行通道，利用明挖基坑開挖扶梯斜通道;利用1號橫通道開挖站臺層換乘通道。

車站隧道初期支護均采用格柵鋼架，格柵鋼架具有制作安裝快、節省成本、施工速度快、安全效果優等優點，在暗挖法隧道中得到了廣泛應用。格柵鋼架的剛度隨著噴射混凝土強度的增加而增大，可通過調整噴層厚度和縱向拱架間距等方式來調整，以適應不同的地層，表現為先柔后剛，與圍巖剛度匹配，防塌、限沉效果突出。

暗挖法隧道造價高于明挖隧道，施工風險較大，但是與明挖法相結合，往往能夠取得不錯的經濟效益，例如海珠廣場站因要與廣州地鐵2號線換乘，2號線海珠廣場站為3層，6號線海珠廣場站線路埋深很深，在明挖地下約5層的深度，采用礦山法隧道施工站臺隧道，可有效減少明挖基坑深度，同時節約投資。

4 車站建成后的實際使用效果

目前，6號線海珠廣場站與一德路站均已投入使用，海珠廣場站站廳寬敞，換乘方便，使用功能合理，形式新穎、實用，站廳與站臺均有換乘通道與2號線海珠廣場站換乘，站廳有垂直電梯直達站臺，2個地面出入口吸引客流良好，建成投入1年多來得到了業主和廣大乘客的好評，也得到了軌道交通界專家的推崇和認可。一德路站明挖站廳位于暗挖站臺一側，不能設置站廳直達站臺的垂直電梯，僅能通過扶梯斜通道與站臺相連，目前僅開通1個出入口和1個臨時出入口，且都位于一德路北側，吸引客流效果不好，受拆遷影響，活塞風道和排熱風道暗挖段長度達到約76 m，通風效果不好。海珠廣場站與一德路站僅有一組公共區域的樓扶梯，暗挖扶梯斜通道風險較大，通行能力稍差。

5 結語

立體交叉洞群車站的建筑結構形式，先在廣州地鐵小北站中應用，然后在廣州地鐵6號線一德路站、越秀南等站應用。采用分離島式明暗挖結合的車站有廣州地鐵2號線江南西站、廣州地鐵5號線火車站、廣州地鐵6號線海珠廣場站等，雖然這些車站是在廣州特有環境和地質條件下建成的特殊形式的車站，但其設計理念正在逐步推廣應用。廣州、北京等城市新建地鐵工程中相繼出現了不少類似的車站。地鐵車站的建筑結構形式，具有不確定性、多樣性和靈活性的特征，應在因地制宜的前提下，結合站址周邊環境，進行多方案的技術經濟比選，提出經濟、合理、可行的地鐵車站建筑結構形式。在特定的環境下，明暗挖結合車站不失為一種合理的選擇。

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