大跨度地鐵暗挖車站施工方案與優化

喬鳳琢

(中鐵十八局集團第一工程有限公司，河北 涿州 072750)

大跨度地鐵暗挖車站施工方案與優化

喬鳳琢

(中鐵十八局集團第一工程有限公司，河北 涿州 072750)

暗挖法是目前地鐵車站修建的主要施工方法，但地鐵車站結構斷面形式復雜、尺寸大，地表沉降控制要求嚴格，加之暗挖施工方法多種多樣，因此選擇安全、經濟的暗挖施工方法是地鐵車站施工的關鍵。在青島地鐵2號線海川路站暗挖施工方案選擇過程中，根據地表沉降控制要求和施工中揭露的地質條件，將原設計施工方案由環形導坑+臺階法變更為臺階法。技術經濟比較和監測結果分析顯示，方案優化后簡化了施工程序，加快了施工進度，降低了施工成本，且地表沉降也控制在允許范圍內。

暗挖法 環形導坑 臺階法

1 工程概況

海川路站位于香港東路與海川路交叉路口的西側，車站線位為東西向，沿香港東路布置。車站有效站臺中心里程為YSK36+332.638，車站起點里程YSK36 +208.338、終點里程YSK36+406.338，車站主體結構外包長度198 m。車站共設2個出入口、4組風亭、1個無障礙通道。

車站主體工程的施工通過設在車站西側的1號豎井及橫通道和設置在車站東側的2號豎井及橫通道進行。車站平面位置見圖1。

圖1 海川路站與豎井平面位置

本站為地下兩層島式站臺車站，采用大跨單拱雙層結構形式，根據所處的位置及地質情況，分為ZA-Ⅲ型斷面(擴大段Ⅲ級圍巖)、ZB-Ⅲ型斷面(標準段Ⅲ級圍巖)兩種斷面形式。ZA-Ⅲ型斷面開挖跨度22.6 m; ZB-Ⅲ型斷面開挖跨度 20.62 m。車站覆土厚度在13～19 m。

2 工程及水文地質情況

2.1 工程地質

通過鉆探揭示，場區第四系厚度較小，自西向東逐

根據區域構造地質、初勘資料及本次鉆孔揭露情況，本區間無大的斷裂帶通過，受區域構造影響，僅有一些次生或派生小型構造擠壓破碎帶。根據臨近場區工程物探測試結果，車站西側發育有近東北向高傾角構造破碎帶，推測其主要影響段為 YSK36+255—YSK36+315。

2.2 水文地質

海川路站無河流、湖泊等地表水系，地下水主要賦存在第四系松散土層和基巖裂隙中。場區地下水主要有第四系孔隙水、基巖裂隙水兩種類型。

3 原施工方案分析

3.1 原設計的暗挖施工方案

海川路車站原設計暗挖方案為:通過1號、2號豎井及豎井下的橫通道進入車站主體隧道施工，車站主體隧道采用環形導坑+臺階法開挖。拱部由4個導洞構成環形導坑，導洞下部預留核心土。4個導洞按順序開挖，相鄰導洞開挖面距離＞15 m。導坑開挖及支護完成后，施作兩層初期支護(300 mm厚鋼拱架噴射混凝土+350 mm厚模筑混凝土)，然后再開挖核心土。邊墻及底部采用臺階法開挖，由上至下逐層開挖及支護。

3.2 設計方案的不足

1)環形導坑 +臺階法施工，上部導洞劃分多，工序轉換頻繁，不利于快速施工。設計開挖方案將拱部劃分成4個導洞，導洞下部預留核心土，再分臺階開挖。導洞斷面小，不利于機械化快速施工。

2)拱部在Ⅱ～Ⅳ級圍巖段均采用兩層初期支護，支護工程量大，耗用時間長，工序轉化復雜，施工難度大，人工使用多，安全隱患大，機械使用率低，雙層支護造價高。

3)豎井及橫通道開挖完成后，即進入海川路站主體隧道施工。通過現場補充地質勘察，巖石取樣及室內試驗，判別車站主體隧道圍巖主要為Ⅲ級微風化花崗巖。單軸飽和極限抗壓強度在45.2～87.7 MPa，巖石強度高，整體穩定性好。車站開挖段揭露的巖石現場照片見圖2。由圖可見，開挖后的巖石條件較好，因此有必要對原設計相對復雜的施工方案進行優化。

圖2 微風化花崗巖

4 方案優化及實施

4.1 方案優化

根據開挖后揭露的圍巖情況，海川路站主體隧道暗挖施工由原設計的環形導坑+臺階法，改為臺階法施工。原拱部采用的雙層支護結構(300 mm厚鋼拱架噴射混凝土 +350 mm厚模筑混凝土)，取消拱部350 mm厚模筑混凝土，只保留300 mm厚鋼拱架噴射混凝土。鋼架間距也由原設計的1.0 m改為0.5 m。

4.2 施工步驟

車站主體暗挖施工通過豎井及橫通道進行，豎井及橫通道施工完成后，進行車站主體隧道開挖。優化后的車站主體隧道暗挖施工均采用臺階法。方案優化后的臺階法施工步序見圖3。

圖3 臺階法施工步序

第1步:開挖拱部導坑巖體①，立即初噴混凝土4 cm厚封閉圍巖;施作錨桿、架立初支鋼架、綁扎鋼筋網、噴射拱部混凝土。

第2步:開挖拱部導坑巖體②，兩側立即初噴混凝土4 cm厚封閉圍巖。上下導坑錯開距離不小于15 m。

第3步:開挖拱部導坑兩側拱腳巖體③和④，立即初噴混凝土4 cm厚封閉圍巖;施作錨桿、架立初支鋼架、綁扎鋼筋網、噴射混凝土。左右側拱腳施工錯開距離不小于15 m。

第4步:開挖邊墻及下部巖體⑤～⑦。沿車站縱向分為若干個施工段，按⑤ ～⑦順序開挖邊墻及下部并及時施工邊墻錨桿及噴射混凝土。側墻2 m范圍內采用松動爆破或非鉆爆法開挖，以保證拱腳處巖石的完整性。

5 效果分析

5.1 技術經濟性

方案優化前后的技術經濟比較見表1。

表1 技術經濟比較

5.2 安全性分析

海川路站車站主體隧道施工過程中，對Ⅲ級圍巖段進行了監控量測。主要監測拱頂下沉、凈空收斂和地表沉降。監控量測數據統計分析結果見表2。

表2 監測數據統計分析結果

監控量測數據顯示，拱頂下沉、凈空收斂、地表沉降均在控制范圍內，累計變化量未超出預警值，洞室處于穩定狀態。

6 結語

城市地鐵等地下工程施工中，由于地質條件的復雜性和不確定性，現場揭示的地質情況往往與勘察設計資料不一致。因此在施工過程中，應通過現場勘察及監控量測，補充地質資料，不斷審核設計方案，修正施工方法，以適應不斷變化的地質條件，即實施動態化設計。青島地鐵2號線一期工程海川路站暗挖施工方案優化后簡化了施工工序，縮短了工期，經濟效益顯著。參考文獻

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(責任審編 葛全紅)

U231+.4

:ADOI:10.3969/j.issn.1003-1995.2015.09.17

2015-04-20;

:2015-06-15

喬鳳琢(1969— )，女，河北安平人，工程師。

1003-1995(2015)09-0057-03