貴陽地鐵明暗挖結合車站進洞方案研究

周波

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京100000）

1 引言

目前，地鐵車站施工方法主要有明挖、暗挖、蓋挖等[1]。針對山區城市，特別是地形起伏較大的地區，如貴陽的地鐵工程，整個車站采用單一的施工方法不能滿足便捷、安全、經濟的要求，而采用明暗挖結合的方法，則可根據站位的具體情況，通過明挖和暗挖部分相對靈活地布置，即可方便現場組織，降低施工難度，也可降低工程投資[2，3]。本文依托貴陽地鐵2號線一期工程三橋站，通過對明暗挖車站進洞方案比選并結合數值模擬結果，在確保安全的前提下，選擇圍護結構進洞方案，大大地節約了施工工期，為后續類似工程提供借鑒。

2 工程案例

2.1 工程概況

三橋站為貴陽軌道交通2號線一期的第17座車站，北接北京西路站，南接二橋站。車站位于貴遵高速公路與三橋北路交叉口東南象限內，沿貴遵高速呈南北布置，車站上方為TOD開發，設置2層地下室+4棟高層。車站明挖段采用地下4層雙跨矩形框架結構，標準段寬22.30 m，深度約30.69~32 m，長118.50 m，采用“樁+內支撐”圍護方案，明挖段標準段圍護結構橫斷面圖詳見圖1。暗挖段開挖斷面面積477.00 m2，開挖跨度25.75 m，開挖高度20.95 m，長24.00 m，采用曲拱直墻+中承重墻斷面，雙側壁導坑法施工，暗挖段標準段支護斷面圖詳見圖2。車站兩端接礦山法區間。

圖1 地鐵車站明挖段標準段圍護結構橫斷面圖

圖2 地鐵車站暗挖段標準段支護斷面圖

2.2 水文地質情況

根據成因和物質組成的差異，將場地內第四系覆蓋層劃分為1個土質單元，即<1-1>素填土層；據鉆孔揭露的地層巖性、巖體完整程度、溶蝕程度、風化特征及巖芯采取率等將探明深度范圍內的巖體劃分為4個巖質單元，即<13-1-b>強風化泥質白云巖、<13-1-C>中風化泥質白云巖、<13-2-b>強風化泥質灰巖、<13-2-C>中風化泥質灰巖。

場區地下水主要有孔隙水、基巖裂隙水以及巖溶管道水3種類型，富水性較高。孔隙水主要賦存于第四系松散覆蓋層內，主要接受大氣降雨補給，局部為上層滯水；基巖溶裂隙水含量較豐富，主要賦存于碳酸鹽巖的風化裂隙內，主要接受大氣降雨及上游地表及地下水補給；巖溶管道水主要賦存于白云巖溶穴或巖溶管道內，接受大氣降雨的入滲補給以及地表徑流通過巖溶洼地、落水洞等集中注入補給。

3 進洞方案比選

3.1 明挖段結構完成后進洞施工暗挖

常規做法是明挖段主體結構完成后再開始進行暗挖段進洞施工，施工風險較少，圍護結構支撐體系不需要進行轉換，但是施工組織難度較大、效率低，同時部分重載設備需要在中板上行駛，可能對中板結構產生影響。

3.2 明挖段結構完成前進洞施工暗挖

在地質條件較好的工程，通過采取一定的加強措施后，在底板結構達到設計強度后提前進行暗挖進洞施工，大大地節約了施工工期，降低了施工組織難度，減少了暗挖段施工對中板的影響，但是圍護結構支撐體系轉換風險較大。

3.3 方案比選

本工程前期因外部條件限制，工期已嚴重滯后，按照明挖結構施工完成后再進行暗挖段進洞施工，現場進度不能滿足節點工期要求，為確保節點工期要求，考慮采用明挖段底板完成后暗挖段進洞開挖，采取以下施工措施：

1）明挖基坑開挖至橫梁及超前小導管處大管棚即可先期施作，并同步施工橫梁處鎖腳錨桿。

2）根據現場施工需要，調整第四、五道支撐布置形式及格構柱、聯系梁設置等，詳見圖3和圖4。

圖3 第四、五道支撐調整前后平面布置圖

圖4 支撐調整后剖面圖

3）橫梁分段施工，同時在后期開挖暗挖斷面時根據雙側壁導坑法分段破除圍護樁。

4）破除圍護樁時，先破除600 mm進深的樁，施作馬頭門處聯立三榀鋼架，待初支達到強度要求后，再繼續破除另一半樁，同時加強地表監測，若發現位移及應力變化較大，或超警戒值時，立即停止施工，并通知參建單位現場解決。

5）暗挖斷面高度范圍內斜撐無法布置，采用橫撐替代，施工時加強監測。若位移及變形變化較大，可在業主、監理、設計、地勘等單位協調下施作錨索。

6）二襯采用小模板施工，拆除臨時支撐范圍控制在6 m內，二襯跟進再施作下一個循環。

4 模擬計算

根據受力分析模擬實際施工工程，遵循“先變位，后支撐”的原則，在計算中計入結構的先期位移值及支撐變形，采用“理正深基坑7.0”對隨基坑開挖支撐架設及進洞時支撐轉換進行模擬計算。計算結果詳見圖5~圖6。

圖5 內力位移包絡圖

圖6 地表沉降圖

根據JGJ 120—2012《建筑基坑支護技術規程》[4]進行驗算，鋼（混凝土）支撐穩定性、地面沉降、圍護樁配筋（主筋24E28）、整體穩定安全系數Ks=10.246>1.35、抗傾覆系數Kt≥1.25等，均滿足規范要求。

5 結論

本文通過對貴陽地鐵2號線一期工程三橋站暗挖進洞施工方案進行分析，并進行模擬計算。目前，三橋站已開通運營，證明采取相應的措施后，明挖段結構完成前進洞施工暗挖方案是可行的。總結設計及施工過程中解決的問題，為后續類似工程建設提供以下建議：（1）明挖結構底板封閉且混凝土強度達到設計要求后才能開始支撐體系轉換施工；（2）選擇合理的暗挖工法及支護措施，減少暗挖施工對明挖圍護體系的影響[5]。