怡心橋站先隧后站法施工技術應用

蔡 龍

（中鐵二十局集團第五工程有限公司 云南昆明 650200）

1 前言

城市軌道交通主要分為車站和區間隧道施工。車站一般采用明挖法、蓋挖法、半蓋挖法施工，區間隧道一般采用明挖法、礦山法、盾構法［1］。盾構法以施工安全、高效、噪聲和擾動低等優點，被越來越多的城市地鐵區間隧道施工采納。盾構機一般需連續掘進多個區間隧道，存在盾構過站這一環節。通常盾構機過站采用站外拆解吊運過站［2］、站內空推過站［3］，但前提均需在車站主體完工后才具備過站條件。由于車站周邊環境復雜，且容易受征地拆遷、交通導改［4］和管線遷改等影響，難免會存在車站施工無法滿足常規過站條件的情況，因此為保證區間隧道及整體工期目標提出了“先隧后站”法施工技術，即車站部分圍護結構施工完成后，基坑土方開挖之前，盾構先掘進通過車站，再施作車站剩余圍護及主體結構。該施工技術在昆明軌道交通施工中已成功應用，在保證車站施工安全、質量、進度的前提下，區間隧道洞通工期提前了10個月，取得了良好的經濟和社會效益。

2 工程概況

昆明軌道交通五號線工程土建六標包含兩站三區間：青少年宮站－怡心橋站盾構區間（313.433 m）、怡心橋站（173.4 m）、怡心橋站－廣福路站盾構區間（1 151.694 m）、廣福路站（201.3 m）、廣福路站－河尾村站盾構區間（1 212.558 m）。盾構區間外徑6 200 mm，內徑5 700 mm，采用2臺φ6 480 mm土壓平衡盾構機施工，計劃從河尾村站始發向廣福路站掘進，在廣福路站站內空推過站后繼續向怡心橋站掘進，在怡心橋站站內空推過站后，最終在青少年宮站接收吊出。怡心橋站為昆明軌道交通五號線工程第12座車站，位于滇池路與福景路交叉口、怡心橋北側地下，車站沿怡心橋東西向布置（見圖1）。車站主體總外包長度173.4 m，標準段外包寬度22.3 m，基坑深度28.1～28.4 m，覆土厚度為4.03～4.28 m。主體采用半蓋挖順筑法［5］施工，圍護結構采用1 200 mm厚連續墻。基坑開挖深度范圍內土層主要為①2素填土、②2-2泥炭質土、②3-3黏土、②5-3細砂、③2-3粉質黏土和③4-3細砂。

圖1 怡心橋站總平面

怡心橋站因滇壹酒店拆遷、電力管線遷改困難、地質情況復雜等因素，致使車站工期嚴重滯后，在盾構機到達時車站仍處于圍護結構施工階段，較盾構過站節點相差約10個月。為確保青怡區間的洞通節點，同時減少盾構機停機等待時間以及停機風險［6］，考慮在怡心橋站采用“先隧后站”法施工。

3 “先隧后站”法施工方案的確定

項目根據設計圖紙并結合現場實際情況提出“先隧后站”和新上場2臺盾構機兩種施工方案。通過與原設計方案對比發現，無論哪種方案均對怡心橋站施工基本無影響，但“先隧后站”施工方案可提前10個月實現洞通節點，同時還能滿足河尾村站（盾構始發站）、青少年宮站（盾構接收站）等滇池路沿線站點還路于民的工期要求；另外盾構機施工時間也縮短10個月，工期、成本、風險等均得到更好控制。因此擬考慮采取“先隧后站”法施工方案。

4 “先隧后站”施工技術

4.1 施工工藝流程

“先隧后站”法施工主要施工工藝流程：施工準備→車站凈空驗算→站內盾構掘進線路設計→車站端頭加固與圍護結構優化→盾構掘進通過車站→車站主體施工→施工結束。

4.2 車站凈空驗算

項目盾構機刀盤直徑6 480 mm，垂直方向盾構掘進位于基底以上900 mm位置，其上再無其他結構；水平方向右側連續墻距離格構柱僅6.4 m，連續墻與格構柱均為先施工結構，無法滿足盾構掘進通過需要，需調整格構柱［7］位置以滿足盾構掘進通過要求。經過優化格構柱位置調整后距離兩側連續墻分別為9.5 m、12.2 m，可滿足盾構掘進通過需求。

4.3 站內盾構掘進線路設計

根據怡心橋站線路中心線以及盾構機掘進轉彎要求［8］，為使掘進線路更加平順，更有利于盾構機掘進通過，在保證盾構機刀盤不與圍護結構或格構柱沖突的情況下，盡可能擴大轉彎半徑。大里程擴大端按350 m轉彎半徑調整至標準段掘進線路上，小里程再按350 m轉彎半徑調回至線路中心線掘進線路。

車站標準段線路中心線距離外側連續墻3.15 m，無法滿足掘進半徑3.25 m需要，因此考慮標準段盾構掘進線路為線路中心線向車站中心偏移500 mm距離（見圖2）。

圖2 怡心橋站站內設計掘進線路

4.4 車站圍護結構優化

“先隧后站”法施工要求盾構機須穿過車站圍護結構（1 200 mm厚地下連續墻），原方案連續墻幅寬僅5.5 m，且待穿區域為C35鋼筋混凝土結構，連續墻主筋為HRB500型φ32 mm鋼筋，盾構機穿越連續墻非常困難甚至無法穿過。鑒于此，對該位置圍護結構進行以下優化：

（1）調整待穿幅連續墻幅寬為7.5 m，盾構機穿越位置連續墻鋼筋改用玻璃纖維筋［9］。為保證連續墻的整體性以及鋼筋籠吊裝安全，在區間穿越位置外200 mm設置內圈φ3 450 mm、尺寸為300×1 200 mm的環圈梁，同時在穿越區域兩側增加500×1 200 mm豎向扶壁柱，在底部增加1 200×600 mm的鎖口圈梁（見圖3）。

圖3 怡心橋站待穿幅連續墻配筋（單位：mm）

（2）因刀盤直徑大于管片外徑15 cm，車站基坑開挖至該位置時可能存在滲漏水風險，在待穿幅連續墻內增設水平和垂直注漿管。預埋注漿管采用φ50 mm PVC管，間距為500～1 000 mm，水平注漿管沿區間隧道邊沿外擴500 mm布設。在基坑開挖至區間位置時，若出現滲漏情況及時進行注漿封堵。

4.5 車站端頭加固優化

怡心橋站常年地下水穩定水位位于地下3.6～5.6 m，車站及周邊地下水豐富。盾構區間隧道與車站接口處存在約15 cm縫隙，雖在盾構掘進過程中進行同步和二次注漿，但該位置較深，水壓較大，仍是薄弱環節，存在較大的風險。采取在連續墻外側設置 φ1 000＠800 mm 素咬合樁［10］＋φ800＠600 mm 雙液注漿加固的方式，加固范圍為隧道寬度方向外擴3.5 m，厚度為線路及線路上下各3 m。

4.6 盾構機刀盤優化

因怡心橋站存在玻璃纖維筋混凝土地下連續墻，區間內無換刀條件，故盾構機在廣福路站始發前，將部分刮刀更換為滾刀。刀盤主要切削刀具宜采用滾齒刀交替布置的形式，在確保隧道掘進高效性的同時，滿足C35連續墻的高效破除。具體情況如下：刀盤中心、正面采用滾齒刀交替布置的形式，邊緣全部采用滾刀配置。交替布置后的齒刀，可滿足軟土地層掘進的高效性，而交替布置后的滾刀可對連續墻進行有效破除，提高效率。滾刀可采用特殊手段，增大在軟土地層的轉動能力，防止出現永久性偏磨。

4.7 車站開挖過程中相關措施

（1）吹沙注漿

怡心橋站采用“先隧后站”法施工，主體施工前盾構區間已掘進完成，為保證基坑的穩定以及周邊重要構（建）筑物安全，基坑開挖至第四道混凝土支撐底，并完成第四道混凝土支撐后，在第四道混凝土支撐面進行引孔，對車站范圍內需拆除的盾構區間進行吹沙注漿［11］。

吹沙注漿實施前須首先對管片進行分區封堵，本項目按照車站分段進行管片封堵，即共分七段，采用區間洞內植筋加焊接鋼筋網片的方式。模板采用木模板，方木加固，打孔澆筑混凝土。

封堵墻完成后，在每個分段管片頂部采用混凝土鉆孔機開2～3個直徑200 mm孔，下放鋼套管保護成孔護壁，套管固定在混凝土支撐上。采用導管法灌注細沙，接導管至地面，細沙從地面下放至盾構區間內。

細沙灌注1／3后進行注漿。注漿采用83×4.0 mm注漿鋼管，水泥采用32.5級礦渣硅酸鹽水泥，水泥漿液水灰比為1∶1，注漿管布設間距3 m，注漿壓力不大于0.2 MPa，注漿后等強3 d再進行下一層細沙灌注。共分三次填充、注漿，最后一次注漿壓力不大于0.5 MPa。

（2）管片拆除

開挖至盾構管片時需對車站范圍內已完成吹沙注漿的管片予以拆除。管片拆除采用破碎機直破，按照土方開挖的思路，分段分層破除并開挖。豎向臺階法開挖至第五道支撐底，及時施作第五道支撐，待支撐強度達到設計強度85%后，再繼續向下開挖至基底。

（3）自動化監測

為保證怡心橋站“先隧后站”法施工以及后續車站主體施工的安全、順利實施，確保實施過程監測數據的及時性，采取在常規監測的基礎上新增自動化監測措施，出現異常情況可及時發現，有效降低施工風險，為工程的順利實施提供最有力的幫助［12］。

5 總結

怡心橋站“先隧后站”法施工，通過采取以上相關優化和措施，盾構機順利、安全、快速地通過怡心橋站并到達青少年宮站吊出，既滿足了盾構區間洞通節點以及滇池路還路于民的節點要求，同時對怡心橋站車站施工進度和施工質量基本無影響。該項技術在怡心橋站的成功應用，解決了車站因某些特殊原因工期嚴重滯后情況下關聯盾構區間無法實施或無法提供常規過站條件的問題，可節約大量工期和成本，施工風險雖有些許提高，但仍處于可控范圍。怡心橋站“先隧后站”法施工成功應用，對昆明市類似工程具有較強的借鑒性，甚至對全國范圍類似工程具有一定的指導意義。