地铁先隧后站法施工技术研究

肖传玉

摘要：用盾构法扩建地铁车站，能通过盾构法的长距离应用产生规模效益，大幅度地降低工程造价，缩短建设周期，确保施工期间的安全，减小对周围环境的影响。结合某地铁6号线某站左线站台暗挖隧道的施工，介绍盾构扩挖的成功经验。

关键词：地铁隧道；盾构法；先隧后站法

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一、概述

地铁施工建设常规顺序是：先建车站，在车站具备盾构下井、进站、过站条件后，再进行盾构隧道施工。近年来，国内地铁建设者尝试直接采用盾构法或在盾构法的基础上扩建地铁车站，用于区间隧道以盾构法施工为主体的地铁工程，盾构法在地铁工程中得到大规模应用，达到提高地铁工程的建设质量、缩短建设周期及从总体上较大幅度地降低工程造价的目的，还可解决采用明挖法修建地铁车站时大量占用交通要道，影响车辆通行等弱点。本文将结合某市轨道交通X号线某站左线站台暗挖隧道的扩挖情况，介绍一种适合中国国情的先隧后站法施工技术。

某市轨道交通X号线某站位于中两条路交叉路口，受地理环境的影响车站采用明挖与暗挖结合的方法施工。左线站台隧道设计为“先隧后站”法施工，即盾构机先行通过，然后破除管片，进行扩挖形成站台隧道。左线站台隧道洞身所经过的岩土层主要为岩石中风化带与岩石微风化带，隧道顶大部分经过岩石强风化带，局部经过岩石全风化带。车站主体为4层明挖结构，左线站台隧道为外置暗挖法，右线站台隧道采用内置暗挖法施工，由于左线站台隧道采用先隧后站的方法施工，待左线盾构推进到下一吊出井后或停止掘进后方可进行左线的扩挖工作。

二、盾构扩挖方案研究

1.扩挖方案

目前盾构扩挖施工常用的两种途径：一是在盾构隧道基础上采用传统方法扩挖；二是采用扩径盾构法。扩径盾构施工法是在原有盾构隧道上的部分区间进行直径扩展，来满足修建地铁车站与安装其他设备的需求。修建盾构基地；修建扩径盾构出发基地；盾构掘进；组装扩径盾构；扩径盾构掘进完成扩径构成了扩径盾构的施工工艺。扩径盾构掘进和完成扩径等扩径盾构施工时，先拆除原有部分衬砌及挖去部分围岩，扩径盾构在拆除衬砌后的空间里组装完成后便可进行掘进，修建能够设置扩径盾构机的空间作为其出发基地。结合我国盾构法施工技术水平和机械装备情况，和我国目前在区间盾构隧道采用直径6 m的单线盾构隧道技术较为成熟这一特点，以盾构法施工先行通过，在已经形成的盾构隧道基础上再采用矿山法进行扩挖，这样不仅可确保施工期间的安全，大幅缩短盾构的停机等待时间，减小对周围环境的影响，从总体上保证地铁的整体工期。

2.盾构扩挖的辅助措施

为保证左线站台隧道盾构扩挖的顺利，需在盾构掘进和扩挖时采取一些措施，其中有：

(1)上方建筑保护和隧道加固措施

在盾构推进和隧道扩挖过程中不可避免的会影响建筑的稳定，并且地质资料反映在建筑物下存在局部的砂层，因为左线站台上方的省二轻综合楼在右线开挖过程中已出现较大程度的沉降，为保证隧道扩挖及建筑物的安全，需采取加固措施。通过研究，选用大管棚超前支护结合袖阀管注浆作为加固措施。大管棚超前支护是在距隧道拱部30 cm、120°范围内沿隧道纵向布设大管棚注浆；袖阀管注浆是在距隧道拱部120°范围内沿隧道纵向布设两环水平袖阀管。由于袖阀管注浆对裂隙水较丰富且透水性强的地段优势，利用水平袖阀管注浆对隧道拱部岩体进行注浆，填充岩体大管棚之间的裂隙形成一道止水环，作为大管棚注浆的补充和加强，减少地下水的过量流失。

(2)盾构推进方式和管片拼缝调整

在掘进过程中必须严格控制盾构姿态与出渣量、保持合理仓压力与出浆量，避免盾构掘进时造成线路外围地层发生较大的松动，盾构推进采用土压平衡模式；盾构进入暗挖站台隧道后开始有计划偏离线路中线可以保证扩挖时管片拆除速度，每米偏离4~6 cm，在接近端头30m处开始回归中线拼装；管片采用通缝拼装，同时在顶部多设注浆孔利于后续管片的拆除，确保管片注浆饱满和加强站台隧道开挖过程的防水，对暗挖站台范围及两端外侧各20环管片进行补充注浆。

(3)变形和沉降监测措施

通过对监测数据的分析与整理来调整施工方法，进行建筑物、地表、洞内围岩收敛、地下水位、变形及爆破振速的监测工作，可以掌握在盾构推进及扩挖过程中建筑物及隧道的安全状态，

(4)管片拆除方案

拆除管片的起始位置为2号竖井，第一、二环管片采用直接破除的方法，然后把临时支架推入盾构管片内，在后续拆除中，临时支架对管片内部进行支撑加固防止意外的发生，也可以作为工作平台。拆除上部管片时，支架到达预定位置后用挖掘机吊出，操作工人拆除需拆除管片的连接螺栓；因为管片标准块质量有4.2 t宜采用PC220以上的挖机起吊，后退放好到已扩挖位置。上部剩余管片利用临时支架的手动葫芦进行拉松，然后在支架保护下松开下部管片的连接螺栓，利用挖机拆除剩余管片向前顶推临时支架到达下一管片位置。

三、方案实施

1.盾构推进

为避免盾构在东山口站停机，在2号施工竖井具备通过条件后，盾构机立即开始推进。自盾构进入左线站台隧道，在推进过程中盾构机平缓稳定，姿态控制较好。经对建筑物及地表的监测，在推进中，建筑物和地表沉降速率较小，局部有轻微隆起现象。

2.管棚与袖阀管施工

利用2号施工竖井，在距隧道拱部30 cm、1200范围内沿隧道纵向布设环向间距1 100 mm的大管棚；在距隧道拱部1 400、2 500 mm、120°范围内沿隧道纵向布设两环西56 mm水平袖阀管；注浆加同隧道拱部3 m范围内的地层，防止地下水的过量流失。按照施工安排，先施工大管棚，注浆完成后依次进行第一道、第二道袖阀管施工，利用袖阀管注浆填充管棚注浆剩余的空隙，袖阀管注浆结束后，用低压水清洗袖阀管，冲掉管内残余水泥浆，并在注浆管上盖上闷盖，便于复注施工。

3.管片破除及扩挖

管片拆除的起始位置为2号竖井，管片四周为回填的渣土。结合现场施工实际情况拆除型钢支架，采用向管片内回填渣土到一定高度作为施工平台。形成工作平台后，分南北兩个工作面进行扩挖施工，在上台阶开挖时采用分次起爆，第一步在管片拱部钻孔和装药后先行爆破，减小管片对爆破的夹制作用，去掉拱部管片，依次进行上台阶剩余部分的爆破；中台阶缩短高度，台阶长度控制在3—6 m，高度控制在3．5 m左右，左右交替进行扩挖，便于工人安装格栅；适当加高下台阶高度，由上、中台阶开挖形成的临空面对爆破振动有较好的减缓作用。在扩挖过程中，中台阶初支完成后立即进行初支背后回填注浆，注浆过程中随时关注初支表面的变化，注浆压力控制在0.2 MPa以下。初支成环后进行系统的背后注浆，防止围岩应力集中与减少地下水的流失，填充初支与围岩之间的空隙。

四、结语

对于城市地铁来说，采用先隧后站技术成功填补了国内地铁暗挖领域的一项空白，不但可使车站、地下构筑物的施工场地大大减小，在工期策划时可有选择地安排不同标段的先后开工时间，减少对资源的浪费，而且可以发挥盾构机长距离掘进的优势，减少盾构的停机等待时间。

参考文献：

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