城市核心區復雜工法車站土建工程建設籌劃綜述

樂晨

(南京地鐵建設有限責任公司，江蘇 南京210096)

1 概述

南京地鐵四號線一期工程某車站作為第4 座車站，位于城市主干道交匯處，沿北京西路方向敷設，站位所在區域為城市核心區，施工過程文明施工、工后景觀恢復要求高，與既有1 號線換乘。該車站周邊環境控制因素主要有省級文物、運營中既有一號線及相鄰市政隧道。

該站所處的城市核心區施工受各類重大活動影響，工期壓力較大；與一號線換乘、軌行區穿越利用負二層規劃市政隧道，該線位方案需采用暗挖方式上跨市政隧道和下穿省級文物保護區，建設難度和工程風險較大。

2 地質條件

該站場地巖土層分布不均勻，因受人類活動影響，填土層厚度變化較大。場地地層自上而下依次為：①-1 雜填土、①-2 素填土、④-2b2 粉質粘土、④-3b1-2 粉質粘土、④-4e 含卵石粉質粘土、Fr-2 斷層角礫巖、Fr-3 斷層角礫巖、K-2-1 泥巖、泥質粉砂巖、細砂巖、K-2-2 砂礫巖、K-3-1 泥巖、泥質粉砂巖、細砂巖、K-3-2 砂礫巖、K-3-3 砂礫巖、K-3-4 粉砂。

根據勘察揭示的地層結構和地下水的賦存條件，場地地下水有潛水、承壓水和基巖裂隙水。潛水含水層為①層人工填土，含水層厚度不大。承壓水含水層為覆蓋層底部的④-4e 層含卵礫石粉質粘土。隔水頂板為微～不透水的④層粉質粘土，隔水底板為下伏巖層。鉆孔揭露該含水層厚度較小，且分布不連續。場地下伏基巖為白堊系（K）泥巖、泥質粉砂巖、細砂巖和砂礫巖。K-3-3 中風化砂礫巖裂隙發育，巖體破碎；場地中部K-3-2中風化砂礫巖中有巖溶洞穴發育；場地南側附近分布有一條走向NW，傾向南的逆斷層。上述基巖強風化層和中風化巖體中的風化裂隙、構造裂隙、巖溶洞隙，以及斷層破碎帶處有地下水分布。其余較為完整的中風化巖體透水性和富水性差，水量貧乏。該站初始設計方案確定為地下兩層（局部一層）明挖13.7 米島式站臺車站，車站總建筑面積為15030m2。車站外包總長255.35m，標準段總寬49.40m，車站中心里程處覆土0.853m。設置3 個出入口及4 組風道。

3 工法選型

該站主體分為多段施工，主要采用明挖順做法，與一號線接駁部分主體采用蓋挖逆做法，省級文物保護范圍內采取暗挖法（初始為中洞法，后變更為PBA 工法）施工；附屬分別采取明挖法（2、4 號風道及6 號出入口）、半蓋挖法（3 號風道、5 號出入口）和暗挖法（如1 號風道）；斷面復雜：明挖及蓋挖段選用五柱六跨的框架箱型結構型式，盾構井段采用兩柱三跨的框架箱形結構型式，暗挖段大斷面采用三連拱復合式襯砌結構，上跨鼓樓隧道段采用馬蹄形復合式襯砌結構，1 號風道采用雙層拱形復合式襯砌結構。多種工法同時施工，對建設單位及各參建單位工程施工安全風險管控、項目組織管理提出和很高的要求，過程需要確保各個施工環節緊湊銜接，嚴密跟蹤監控和糾偏各重要風險源。

4 工程籌劃及組織

4.1 工程組織原則及要點

4.1.1 組織原則

a.綜合考慮交通疏解、地下管線等影響因素，分期交通疏導及圍擋，按“先主體后附屬，先圍護后結構”的原則組織施工；

b.識別關鍵線路，中心環島場地圍擋及盾構井施工制約區間盾構始發，明挖段結構施工制約暗挖段結構施工及車站主體完成目標。

4.1.2 組織要點

a.暗挖工程安全控制：考慮暗挖工法特殊性，確保施工安全，一是施工組織堅持“大斷面進小斷面”原則，工序上按“明挖基坑-＞暗挖主體大跨段”、“1 號風道-＞小里程單線隧道、礦山法區間”施工方向組織；二是對向施工中按5m 安全距離控制，如由1號風道向大里程方向施工單線隧道，及主體三連拱大跨施工，兩者在界面處由進度較快的工程暫停等待，保持5m 安全距離。

b.盾構始發節點控制：區間采用盾構法施工，由此站出發，區間長度1138m，設聯絡通道1 座。始發為大坡度淺覆土段，復合地層約占區間長度的70%左右，區間盾構施工風險高，工期不確定因素較多；同時考慮盾構場地中心環島需按重要活動需求及核心區景觀要求按計劃節點恢復。因此必須優先考慮圍擋中心環島，施工盾構井及小里程單線隧道，確保區間盾構始發節點。

c.主體基坑開挖節點控制：與既有運營一號線換乘，四號線車站主體施工時，需廢除一號線3 號出入口。因一號線2、4 號出入口之間的距離超過100m，因此在廢棄3 號出入口前，須提前施工新建2 號出入口（兼做1 號線的消防出入口），確保一號線正常運營。

4.2 工程組織方案

該站在完成交通導改、綠化遷移、管線遷改等站點前期工作，交通疏解及工程圍擋共分三期：第一期圍擋施工階段，主要進行盾構工作井、2 號出入口改造、4 號風亭施工，以及西南角鋪蓋系統，施工盾構井及主體結構西南角棧橋板，確保按時提供盾構始發條件和為二期交通疏解提供條件；第二期圍擋施工階段，主要進行主體結構圍護、結構施工，暗挖隧道施工階段，以及盾構施工階段。第三期施工圍擋階段主要進行車站附屬結構的施工。

4.2.1 第一階段

第一階段是完成盾構井圍護結構、主體結構施工，同時完成中心環島內盾構施工場地布置。上跨市政隧道段采用馬蹄形復合式襯砌結構，左線隧道利用盾構始發出土井進行開挖施工；右線隧道由鼓樓站盾構井組織施工。

4.2.2 第二階段

第二階段是完成明蓋挖段主體部分。

通過一次交通導改完成東南角處格構柱、蓋板及南側圍護樁，因原一號線3 號出入口位于四號線主體基坑內，根據消防疏散規范（2 個出入口距離不得大于100m），因而首先施作2 號出入口（與一號線Y 型連接）土建及安裝、裝修工程，先期投入使用；主體基坑為地下兩層，一號線為地下三層，為確保基坑開挖、土壓卸載后一號線結構不出現向四號線基坑內側較大變形，因而在靠近一號線西側部分采取蓋挖逆做法，通過新作結構控制變形。鼓樓車站暗挖段基于工期、安全等因素最終采用PBA 工法（洞柱法）施工。

4.2.3 第三階段

第三階段是完成剩余附屬結構。

在1 號風道施工過程中采用爆破法進行開挖，由于1 號風道距離省級文物較近，通過由文物專業技術單位調查和分析評估對文物結構所能承受的允許變形能力，確定了施工過程中裝藥量每個面一次延期起爆總藥量不大于1.0 公斤，單孔藥量不大于300 克，爆破震動速度控制在為0.36mm/s 以下的施工要求。最終沉降結果顯示鼓樓變形情況控制在了允許范圍之內。

4.3 工程措施優化

建設單位及各參建單位基于工程安全、進度、質量等控制需求，針對該車站土建工程建設過程開展變更21 項，其中涉及以下重要變化，主要在于：

4.3.1 通過西移鼓樓站1 號風亭、調整鼓樓站暗挖主體三連拱大跨工法及采用微震爆破工藝，在完成車站建設任務的同時最大限度降低工程對省級文物的沉降及振動影響。

4.3.2 分別通過在大里程暗挖單線隧道新增出土豎井、優先實施2 號出入口提前實現區間盾構始發、主體基坑土方開挖節點。

4.3.3 采用無震動直線切割技術開展1 號線隔墻切割，降低對既有運營線路振動、粉塵及噪音影響。

5 結論

此車站涵蓋工法齊全、保護因素類型繁雜、環境控制要求嚴格，與其他車站主要的區別在于為避讓省級文物保護線、避免市政隧道在上方土壓卸載后出現上浮變形等，設計方案中采取了大量的暗挖段布置。暗挖工法施工高峰幾乎與明挖重合。通過工程技術措施及方案優化，完成了省級文物樓的保護及與一號線接駁兩項重點工作，積極應用新工法、新工藝控制文物變形和振動，為今后類似工程積累了一些經驗。