復雜交通環境下跨路口地鐵車站施工工法的選擇

林惜勇

復雜交通環境下跨路口地鐵車站施工工法的選擇

林惜勇

為了更好地發揮地鐵的服務功能，主干道十字路口往往是地鐵車站位置的首選，而這些位置的周邊環境卻相對復雜，交通繁忙、管線眾多等因素對地下車站的施工方法有較大的影響和限制。本文通過對比廈門地鐵車站以及北京地鐵某車站跨路口段采取的施工工法，從交通疏解、管線遷改、工程風險、工期及造價等方面對各種施工方法進行分析總結，希望能對本地區今后類似地鐵車站提供設計及施工方面的借鑒。

地鐵車站 施工工法 跨路口

隨著城市地鐵的快速發展，地鐵已經被視為城市形象升級的符號，同時也成為解決城市公共交通困頓的優先選項。地鐵線網通常沿城市主干道布設，覆蓋主城區最主要的客流交通走廊，位于主城區十字路口的車站具有交通繁忙、管線眾多、周邊建構筑物密集等顯著特征，工程施工難度非常大。在復雜的交通環境條件下，選擇合理工法進行施工，對車站的順利實施將起至關重要的影響。路、呂嶺路、環島干道均為廈門的交通要道。為滿足交通需要，位于兩條主干道交匯處的車站十字路口段主要采取兩種鋪蓋方案，下面就兩種方案進行分析。

一、廈門地鐵車站跨路口方案

（一）工程情況

廈門地鐵1號線島內段線路起于鷺江道，經湖濱中路、湖濱南路，沿嘉禾路敷設出廈門本島。2號線島內段線路過海后進入廈門本島東渡港，經湖濱北路、呂嶺路，沿環島干道到達線路終點五緣灣站。1、2號線島內段線路經過的湖濱中路、湖濱南路、嘉禾路、湖濱北

方案一：跨路口半幅倒邊施工蓋板，半幅疏解通行

跨路口半幅倒邊施工蓋板，半幅疏解通行方案的典型車站有將軍祠站、塘邊站，湖濱中路站、育秀東路站、中孚花園站。

該方案蓋板采用兩種形式：第一種為臨時鋪蓋系統，包括軍用梁體系，如將軍祠站、塘邊站以及混凝土路面體系，如育秀東路站；第二種為永久頂板，包括先行施工逆筑頂板，如中孚花園站以及車站順做結構頂板，如湖濱中路站。

具體方案為：十字路口分幅施工，先施工一側半幅的蓋板，另一側通行，蓋板施工后，交通導改至蓋板上。如果是永久頂板，頂板施工后，上方作為管線遷改路徑，回填后恢復路面。

以中孚花園站為例，車站位于呂嶺路與金尚路交界處，沿呂嶺路跨路口設置，呈東西走向。主體采用明挖法，分兩期施工，一期圍擋施工呂嶺路和金尚路十字路口西側和部分東側的主體結構，提前組織路口西側的永久頂板，作為雨水箱涵遷改的路徑以及回填后作為二期交通疏解路面，金尚路沿路口東側通行，呂嶺路沿圍擋兩側疏解。二期金尚路交通倒邊，從路口西側已建的路面通行，呂嶺路交通不變。（詳見圖1、圖2。）

圖1 中孚花園站一期交通疏解圖

圖2 中孚花園站二期交通疏解圖

方案二：跨路交叉口施工鋪蓋，環島方式通行

跨路交叉口施工鋪蓋，環島方式通行的典型車站有城市廣場站、湖濱東路站、呂厝站、火炬園站、體育中心站。

該方案蓋板采用兩種形式：第一種為臨時鋪蓋系統，采用軍用梁體系，如城市廣場站、火炬園站；第二種為永久逆筑頂板，如湖濱東路站、呂厝站、體育中心站。

具體方案為：十字路口全鋪蓋施工，交通沿圍擋四周通行，蓋板施工后，交通導改至蓋板上，恢復原垂直車站方向道路的通行能力。如果是永久頂板，頂板施工后，上方作為管線遷改路徑，回填后恢復路面。

以城市廣場站為例，車站位于嘉禾路與仙岳路交叉路口。主體分兩期施工：一期圍擋施工嘉禾路與仙岳路中間部分的臨時蓋板，嘉禾路、仙岳路交通均沿一期圍擋進行疏解，環島通行；二期施工嘉禾路和仙岳路交叉口兩側主體，嘉禾路交通沿車站兩側進行疏解，仙岳路交通恢復至圍擋前狀態。（詳見圖3、圖4。）

圖3 城市廣場站一期交通疏解圖

圖4 城市廣場站二期交通疏解圖

二、北京地鐵某車站跨路口方案

（一）工程情況

北京地鐵4號線西單站位于西長安街與宣武門內大街、西單北大街相交處十字路口的東側，呈南北走向，中部下穿西長安街，并上跨既有地鐵1號線區間。此地區是繁華的商業區，密布重要的大型公共建筑。長安街是北京最重要的一條東西向的交通主干道，機動車流量達到235輛/分鐘，非機動車流量達到104輛/分鐘，其重要程度不言而喻。為不影響地面交通，車站分為南段、中間段（過長安街段）和北段，南北兩段為地下雙層雙柱三跨結構，采用蓋挖逆作法施工，與過長安街段相連部分為單層箱形結構，中段橫穿長安街采用暗挖單層方案，具體詳見方案三。

方案三：跨路口暗挖單層方案

車站中段橫穿長安街暗挖單層方案，采取兩個單層馬蹄形單洞隧道，斷面尺寸為9.9m（寬）×9.1m（高），長度46.8m，中間設兩個聯絡通道，將兩個單洞斷面相連，兩單洞的隧道中心線間距為14m，隧道覆土深度約4m，結構底板距1號線結構頂板僅54cm。（西單站暗挖隧道縱斷面見圖5。）

三、方案對比分析

（一）方案一分析

1．交通疏解

十字路口半幅施工鋪蓋，半幅通行，雖然可以滿足“占一還一”原則，保證道路通行，但是由于線形較差，對通行能力有一定影響，而且對垂直車站方向主干道的影響時間較長，從一期圍擋開始一直持續到車站主體施工完成，時間約2～2.5年。

主要存在以下問題：

（1）受道路線形影響通行速度降低，線形的突變以及轉彎處的圍擋遮擋了駕駛員視線，存在安全隱患，夜間尤為突出。

（2）施工圍擋分兩期進行，交通導改也需要進行兩次，施工期間由于路面不平整、標線缺失，極易造成交通秩序的混亂。

（3）主干道速度降低，時常造成路口排隊現象，車輛出現阻滯狀態，某些時段可能會完全阻塞。同時，地鐵施工造成部分車輛繞行，加劇了該區域其他路段的交通擁堵狀況。

圖5 西單站暗挖隧道縱斷面圖

2．管線遷改

蓋板施工前，須將蓋板范圍內的管線遷改至主體結構外，如果是逆筑頂板，增加了主體結構范圍內的管線遷改，在頂板完成后，遷改部分管線至頂板上方。

比如中孚花園站，施工逆筑頂板前，需將上方橫穿車站的電力、給水、污水、軍纜等管線遷改至結構外，尤其是新舊管線割接涉及停水、停電、污水排放以及軍纜審批等，手續繁瑣，審批時間長，對現場進度產生較大影響。待頂板施工完成后，再將橫穿車站的雨水箱涵遷改至頂板上方，然后回填路面，作為二期交通疏解的通行道路。

3．工程風險

蓋挖法因為首先完成了鋪蓋或結構頂板施工，結合圍護樁或地連墻，形成了閉合的圍護結構支撐體系，因此施工風險比較小。

（二）方案二分析

1．交通疏解

跨路交叉口施工鋪蓋，環島方式通行，相比方案一，線形更差，通行能力影響更大，但影響時間比方案一相對少，對垂直車站方向主干道的影響時間主要是施工中間蓋板的時間，約6個月。

2．管線遷改

同方案一。

3．工程風險

同方案一。

（三）方案三分析

1．交通疏解

垂直車站方向主干道交通不受影響。

2．管線遷改

橫跨車站的管線不受影響，同時在暗挖部位可為兩端橫跨車站管線提供管線遷改空間。

3．工程風險

（1）北京地鐵過長安街暗挖隧道工程風險

小凈距大斷面隧道下穿西長安街，覆土深度約4m，屬于超淺埋結構，且覆土層主要為人工填土，屬Ⅵ級圍巖，圍巖穩定性極差，存在坍塌引發交通事故的巨大風險。另外，還存在1號線地鐵運營隧道上浮風險。

針對覆土淺、圍巖差及小凈距施工風險采取密排大管棚支護+CRD法開挖+小導管超前注漿技術措施。①管棚采用無縫鋼管，直徑325mm、壁厚12mm、長度46.8m，鋼管中心間距0.4m。②CRD法分6個洞室分步開挖，每榀格柵間距為50cm，左右洞錯開施工。每個導洞的施工步距為5m，即1號施工洞室開挖5m后，進行2號洞室的開挖，在2號洞室開挖的同時1號洞室仍然以同樣的速度進行開挖，依此類推。在跨越1號線隧道范圍內，每次只進行一個導洞施工，待該導洞完全越過1號線隧道后，再進行下一導洞施工。③隧道拱頂穿越雜填土層，施工上方兩個洞室時采用小導管注漿超前加固。本工程結構完成后拱頂最大沉降15.5mm，地表最大沉降22.5mm，說明采取的措施對控制沉降起到很好的效果。

針對既有1號線地鐵運營隧道上浮風險采取既有線兩側及拱頂注漿＋預應力自鉆式抗浮錨桿技術措施，確保了1號線運營安全。

（2）廈門地鐵暗挖隧道工程風險

1、2號線車站基坑埋深17～23m，地層由上而下依次為雜填土、素填土、殘積砂質黏性土、全風化花崗巖、散體狀強風化花崗巖、碎裂狀強風化花崗巖、中風化花崗巖、微風化花崗巖，部分靠湖或靠海站點中部有淤泥和淤泥質黏土。若車站跨路口段采用暗挖隧道方案，隧道覆土約7～13m，穿越地層主要為殘積砂質黏性土、散體狀強風化花崗巖、碎裂狀強風化花崗巖、全風化花崗巖、中風化花崗巖，微風化花崗巖，屬上軟下硬地層。水位埋深1～5m，賦存于殘積層、全、強風化殘積孔隙裂隙水，以及碎裂狀強風化帶的基巖裂隙水。開挖過程發生滲漏水，以及受放炮震動等外界因素影響，容易引起隧道上方的軟弱質圍巖失穩，引起地表及建筑物沉降，稍有不慎可能導致拱頂坍塌，更嚴重點導致地面坍塌等重大安全事故。

廈門地鐵有部分區間靠車站端頭采取暗挖方案，并通過采取相應技術措施，順利實施完成。鎮海路站至中山公園站區間小里程端接鎮海路站199m受地質、平曲線影響采取單洞雙線暗挖方案，開挖斷面尺寸12.3m×9.9m，隧道覆土約13m，穿越地層為碎裂狀強風化花崗巖、散體狀強風化花崗巖、中風化花崗巖，為典型的上軟下硬地層，水位埋深1.8～5.4m。施工采取洞外降水+拱頂超前小導管/邊墻砂漿錨桿+CD/CRD法開挖的技術措施，順利解決了存在的風險，本段于2016年3月15日進洞，8月13日順利貫通，歷時5個月。因此，針對廈門地鐵地質和水文情況，車站跨路口段采取大斷面暗挖隧道方案，采取相應的措施，風險也是可控的。

4．工期

車站橫跨主干道長度按40m計算，如果隧道是土層地質，按CRD法六步開挖，4個月可貫通；如果是巖石地質爆破開挖，2個月可貫通；如果是上軟下硬地層，3個月可貫通。另外，車站兩端可先行施工中部暗挖段端頭，盡早為暗挖隧道開挖提供條件，相比方案一、方案二，省去了管線遷改、交通二次導改的施工時間，工期比較可控。

5．造價

方案一、方案二：跨路口段蓋板若采取頂板逆筑，參照鉆孔樁圍護結構明挖法車站造價，每延米造價約31.3萬元；若采取臨時路面系統，參照鉆孔樁圍護結構半鋪蓋法車站造價，每延米造價約42.2萬元，則40m車站造價分別為1252萬元、1688萬元。

方案三：參照鎮海路站至中山公園站區間，大斷面隧道，開挖斷面方97方，每延米造價約11萬元。另外，2個聯絡通道造價約300萬元，增加兩個端頭墻造價約310萬元，則采取暗挖方案的造價為1500萬元，同時，可省去管線遷改、交通二次導改的相關費用，相比方案一、方案二，總造價更低。

四、小結

綜合分析上述三種方案，方案一、方案二在管線遷改、施工風險、工期、造價等方面差別不大，區別主要在于交通疏解方面，根據橫跨車站方向主干道的實際情況可具體設置。方案三除了在建筑功能上不能在站廳層中將兩端頭連接，但過街功能保證，在交通疏解、管線遷改、工程籌劃、工期、造價等方面都優于方案一、方案二。跨路口采用暗挖法施工可以有效地避免由于地鐵施工而引起的交通擁堵和管線改移，在節省前期費用的同時也為提早開工創造了條件。通過廈門地鐵車站跨路口方案與北京地鐵某車站跨路口方案的比較分析和對施工風險、費用、工期等方面綜合考慮，本人認為廈門地鐵在必要時跨路口段采取暗挖方案也是可行的。

[1]張旭丹.復雜環境下地下車站施工方法的研究[J].廣東建材,2012,28(7):77-79.

[2]常瑞杰.地鐵車站施工工法的優化選擇[J].都市快軌交通,2010,23(2):83-87.

[3]彭晨,陳揚勛.復雜環境下地鐵車站施工工法選擇[J].山西建筑,2014,40(3):202-203.

（作者單位：廈門軌道交通集團有限公司）