談超深超大斷面地鐵車站施工要點

姚 杰 張國強 于金龍

(中鐵六局集團有限公司，北京 100036)

談超深超大斷面地鐵車站施工要點

姚 杰 張國強 于金龍

(中鐵六局集團有限公司，北京 100036)

重慶軌道交通十號線紅土地站、鯉魚池站屬超深超大斷面地鐵車站，通過采用大斷面隧洞的雙側壁導坑法、施工通道轉換段的扇形斷面擴挖法、合理確定車站出入口開挖時間、漏渣法開挖通風豎井，既保證了車站施工的安全、又節約了施工成本，同時也縮短了施工工期，這些施工要點可在同類地下工程的施工中推廣應用。

超深，超大斷面，地鐵車站，施工要點

0 引言

重慶軌道交通十號線紅土地站埋深達95 m，是中國目前最深地鐵站，鯉魚池站埋深76 m，僅次于紅土地站。紅土地站、鯉魚池站隧洞開挖凈空高度約22 m，凈空寬度約26 m，屬超深超大斷面地鐵車站。查閱相關文獻，文獻[1]對大斷面隧道錨桿設置作了優化分析，文獻[2]對雙側壁導坑法施工的大斷面隧道作了穩定性分析，文獻[3]討論了在深埋隧道施工中保護圍巖的方法，文獻[4]討論了二郎山特長深埋隧道通風斜井反井法施工技術，文獻[5]討論了深埋隧道豎井施工技術。

由于埋深較大，不僅圍巖壓力大，而且施工通道出入口坡度陡，風井施工風險高；由于斷面尺寸大，支護襯砌前容易發生圍巖破壞。針對此，中鐵六局集團有限公司紅土地站、鯉魚池站項目組科學分析，創新工藝，合理設計施工開挖步序，保證了車站施工的安全、經濟，施工要點分述如下。

1 大斷面隧洞的雙側壁導坑法

由于隧道斷面大，圍巖類別為Ⅳ，隧道開挖時必須嚴格采用雙側壁導坑法，施工步序如圖1所示,即先分別按序開挖兩側的1，2，3部分，預留中間的核心巖體，待超前支護錨桿施工完畢，再順序解除4，5，6部分。

通過采用雙側壁導坑法，保證了大斷面隧洞開挖時巖體的穩定性。

2 施工通道轉換段的扇形斷面擴挖法

傳統的隧道開挖時，施工通道轉換段常采用門型轉換爬坡法，針對紅土地站、鯉魚池站超深的特點，采用Midas-GTS(NX)分別建立施工通道進入車站的門型轉換爬坡法、扇型轉換擴挖法三維有限元分析模型，分析兩種方法施工過程中轉換段施工力學行為和安全施工技術。有限元分析結果表明在施工通道轉換段開挖過程中運用了扇形斷面擴挖法進行施工，相較傳統的門型轉換爬坡法而言，能有效控制轉換段的拱頂沉降和拱腰位移，也就是做到了在隧道開挖的安全性方面有了保障。此外，由于紅土地車站和鯉魚池車站采用了扇形斷面闊挖法施工，僅在轉換段施工這一個方面就有效節省工期數10 d，為隧道施工帶來很好的工程效益。

3 車站出入口開挖時間的合理確定

由于埋深超大，紅土地站和鯉魚池站出入口是58%坡度的陡坡隧道，只能采用仰角五級或四級爬升臺階法施工。為加快施工進程，需要合理確定出車站出入口開挖時間。考慮到深埋地下車站大坡度出入口暗挖隧道和車站交叉斷面的應力集中和施工的復雜性，利用Midas-GTS(NX)建立了重慶市軌道交通10號線紅土地車站大坡度出入口和車站交叉段的三維有限元計算模型，分析了由車站向出入口施工過程交叉口處圍巖—初期支護結構的應力、位移特征及交叉段的穩定性。施工過程中采用的車站雙側壁導坑法1步～3步開挖完成后即進行車站出入口的開挖步序是合理可行的，比車站采用雙側壁導坑法開挖完成后再進行出入口的開挖具有優越性，既保證了車站與出入口交叉段的穩定性，又實現了開挖步序和支護結構的連續性(不破壞車站的支護結構)，也節約了施工時間，提高了進度。

4 通風豎井的漏渣法開挖

由于車站埋深超大，通風豎井開挖深度也超大，如紅土地站3號風井開挖深度達91 m，風井和通風道交叉段應力水平高，施工風險較大。通風豎井的開挖方法通常包括漏渣法和順序開挖法。

為研究兩種方法的優劣性，利用Midas-GTS (NX)建立超深地鐵車站通風結構——風井和通風道1交叉段三維有限元計算模型，分析漏渣法和常規順序開挖法施工對風井和通風道交叉段圍巖穩定性的影響。分別對開挖過程中圍巖及支護結構位移、圍巖和支護結構應力及圍巖塑性區特征進行了分析。數值模擬結果表明漏渣法和順序開挖法得到的圍巖和支護結構的位移均在安全范圍內，但在支護結構應力方面，兩種開挖方法得到的局部最大拉應力值均超過混凝土的極限抗拉強度，局部混凝土有拉裂破壞的可能。漏渣法得到的數值模擬結果除圍巖的主應力外其他方面均比順序開挖法要大，風井和通風道的交叉斷面和通風道轉彎斷面處圍巖和支護結構的主應力值均比其他斷面要大，且塑性區也主要集中在交叉斷面，說明應力集中現象在這兩個斷面較明顯，施工時應特別注意應力集中帶來的不良后果，加強監測和防護。

雖然漏渣法比順序開挖法對圍巖的局部擾動更大，但均在安全允許范圍內。漏渣法在實際施工時比順序開挖法方便快捷，渣石直接由自卸汽車從通風道運輸出去，避免了順序開挖法從風井中垂直提升帶來的更大風險，節約了時間，降低了造價。因此，在風道施工完成的條件下通風豎井的施工選用漏渣法具有更大的工程優勢。

5 結語

前面從大斷面隧洞開挖的雙側壁導坑法、施工通道轉換段的扇形斷面擴挖法、車站出入口開挖時間的合理確定、通風豎井的漏渣法開挖等四個方面，對重慶軌道交通十號線紅土地、鯉魚池站的施工要點作了淺談，通過嚴格把握這四個施工要點，既保證了車站施工的安全、又節約了施工成本，同時也縮短了施工工期。這些施工要點可在同類地下工程的施工中推廣應用。

[1] 鄭俊杰,劉秀敏,歐陽院平，等.大斷面隧道錨桿設置的優化分析[J].地下空間與工程學報,2009,5(2):341-346.

[2] 高 峰,譚緒凱.雙側壁導坑法施工的大斷面隧道的穩定性分析[J].重慶交通大學學報,2010,29(3):363-366.

[3] 劉曉梁,史天亮.在深埋隧道施工中如何體現保護圍巖的理念[J].山西建筑,2009,35(26):308-309.

[4] 宋志榮.二郎山特長深埋隧道通風斜井反井法施工技術[J].現代隧道技術,2017,54(2):202-206.

[5] 陳志強,劉國平.深埋隧道豎井施工技術[J].建筑技術開發,2015,42(6):40-42.

Discussiononconstructionpointsforsuper-deepandsupper-bigsectionsubwaystation

YaoJieZhangGuoqiangYuJinlong

(ChinaRailwaySixthGroupCo.,Ltd,Beijing100036,China)

The Hongtudi station and Liyuchi station of Chongqing metro line No.10 belong to super-deep and supper-big section subway station. Through the application of double-side leading-pit method for supper-big section tunnel, the fan section expansion method for the conversion section of the construction channel, the reasonable determination of the excavation time for the station entrance and the leakage slag method to excavate the ventilation shaft, it not only ensures the safety of the station construction, but also saves the construction cost and shortens the construction period. These construction points can be popularized and applied in similar underground engineering construction.

super-deep, supper-big section, subway station, construction points

1009-6825(2017)32-0150-02

2017-09-06

姚 杰(1981- )，男，工程師

TU921

A