地铁暗挖车站施工保护技术探究

董占武

【摘 要】文章通过对我国目前交通堵塞的现状进行深入的分析，相应的各大城市都开始实施地铁这种交通方式以至缓解出行难的压力，提高对公共交通尝试的出行力、提高城市的适宜居住水平。在现代化城市的地铁建设中，地铁车站的施工是地铁建设中的核心基础内容。根据一段地铁工程的施工现状进行分析，建议采用地铁暗挖施工的方法，并对该施工项目从技术方面的可行性进行了分析和讲解，提出一种施工保护技术对地铁暗挖施工做出了有力的保护措施。

【关键词】地铁暗挖；保护技术；地铁施工

【中图分类号】U231.4 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0233-02

随着科学技术的发展，社会的不断进步，我国人口日益曾多，客流量的比较大，达到千万人口大关的城市也不胜枚举。现代化的交通工具也是必不可少得，所以，国内许多的大城市都已经开始着手大规模大批量的修建地铁。对地下空间的利用也向着立体化、多元化的趋势发展。因为城市的地表建筑面漆是不可能进行大面积的迁移的，这样地铁暗挖也就应运而生了。暗挖地铁隧道，通常会出现地铁网络互相交叉穿越的问题，为了日后运营安全地铁对隧道结构的变形情况要求的十分严格，其位移是不能超过二十毫米的，其暗挖的地下隧道变形曲率半径要足够大，半径值不得小于一万五千米，相对的弯曲变形值要求小于两千五百分之一。这样才能保证地铁安全、正常的运行。本文就一项地铁暗挖的施工为例，采取综合保护措施技术，这样可以对已有的地铁隧道隆起变形起到一个很到的控制作用。

一、工程施工现状简介

现有的地铁线路与地面的距离为五千八百米，新建地铁线路与现有地铁线路相距三千九百米。地铁车站为南北向布置，车站采取两段头双层结构的形式采用明挖、中间跨度处于城市交通主道下，所以必须得采用暗挖的施工方法。新建铁路线与旧址铁路线的净距只有零点六米，车站按娃娃段断面尺寸为二十三点六七米*九点八三米，采用大曾一拱双柱复合衬砌的结构方式，埋深为五点五米，根据这种建筑环境，我们可以采用“中柱法”即（PBA法）来进行施工。以下为PBA法做一些简单介绍：

为了能有效的控制地面沉降变形，确保周边高层建筑物和地下管线的安全稳定，车站建设采用了对地层和周边环境影响都比较小的洞桩法（以下简称PBA法）施工。

（1）工程原理

PBA法的工程原理就是结合明挖框架结构施工方法和暗挖法，即地表缺少施工基坑围护结构条件时，改为在地下先进行暗挖的导洞内施作围护边桩、桩顶纵梁，使围护桩、桩顶纵梁、顶拱共同构成桩（Pile）、梁（Beam）、拱（Arc）支撑框架框架体系（PBA为Pile、Beam、Arc三个英文单词的首位字母组合），以此来分担施工过程的外部荷载；然后在顶拱和编著的保护下，一层一层的向下开始挖掘（必要时设预加力横向支撑），施工内部结构，最终形成由外层边桩及顶拱初期支护和内层二次衬砌组合而成的永久承载体系。

（2）工程特点

①在布什强透水的地层中，将有水地层的施工变为无水、少水施工，避免因长期大量降水引起的地表沉降和耗资的增加，能有效的保护地下水资源并降低施工费用。

②以桩作支护，稳定而且安全，也对地层沉降的控制很有利，能有效避免中洞法、CD、CRD、双侧壁导坑法多次开挖引起的地面沉降量过大的缺陷和对初期支护的刚度弱化。

③与其它工程先比，拆除的临时工作量相对较少，结构的受力条件也比较不错，符合经济合理的施工规则。

④对结构层的限制数少，对保护暗挖结构附近的地下建筑结构和周边建筑物的完全影响较小。

⑤在PBA工程体系形成以后，会创造出较大的施工空间，有利于机械化作业，进而加快工程总实施进度。

⑥在水位线以上的地层中开设的导洞内施工孔桩，利用其“排桩效应”对两侧层体起到了很好的支挡作用，可进一步减少因流沙、地下水带来的施工安全隐患。

（3）具体施工方法

首先，超前注浆小导管加固地层，先开挖近桥桩侧导洞，导洞台阶法施工，格栅喷混凝土支护。导洞开挖支护完成后，用特制和改进的钻机由里及外跳孔施工钻孔桩，导管法灌注水下混凝土，凿除桩头后，施作桩顶纵梁。在导洞内施作主拱格栅钢架拱脚（即拱边段），与导洞格栅钢架预留街头相连。其次，在对拱边段浇筑后再进行回填。超前注浆小导管加固地层后弧形导坑法开挖导洞间的拱部土体、施作初期支护结构，必要时设置临时竖撑结构。拆除临时竖撑后向下开挖至中板下一定距离，拆除永久结构断面内导洞格栅钢架，拆除长度应根据监控量测进行严格控制。最后，依次施作拱墙部防水层、中板底模、中板浇筑、拱墙浇筑，预留边墙钢筋和防水层。向下开挖至钢管撑标高下零点五米，桩间喷射五十毫米厚C20混凝土找差平，必要时进行桩间注浆加固，架设腰梁及钢管支撑。

二、地铁暗挖施工技术分析

根据对实际工程实施的分析，所处的位置既有的地铁线路为双线单洞隧道线，其间距为十六点八米，多采用复合式的衬砌结构，它的断面为五点七米*六点一米的方案，断面形状采用马蹄形状。整体设计的暗挖隧道与已有地铁线路关系的平面图如下图所示。暗挖地铁隧道与已有地铁线路关系平面图

根据上图所示，在经过地质勘探人员对暗挖隧道的地质情况进行勘测分析后可知，暗挖车站的上班断面位置于粉土层和粉质粘土层，下半断面位于细砂层。整个底板的地层机构基本如下：卵石圆砾层其厚度为四米，粉土层的厚度为二十二米细中砂层的厚度为三点七米，卵石圆砾层的厚度为七米。以上数据为地层土质由上而下的顺序表现形式。

三、地铁暗挖车站施工保护技术

基于上面的分析，针对现场实际施工情况可以采用结合暗挖车站洞内施工的特性，主要对暗挖施工顺序、对卸载范围内的既有线周边注浆、对卸载范围设置顶应力锚杆和调整降水标高来控制已有隧道的隆起进行调整。在已有地铁隧道上方进行如此近距离的施工卸载，目前国内还没有成熟的经验，对整个地铁运行安全威胁太大，必须列出一个准确、精密的全程监控手段。在具体暗挖施工过程中，采用中柱法保护技术，对整个施工的断面横向共设置五个洞，即中洞一个，侧洞和柱洞各两个。采用自上而下的对称施工顺序进行施工，先对柱洞初期支护，再由下而上施作柱洞二衬，完善起梁、柱支撑体系。在整个工程实施的过程中，要进行实时监控，对已有线的结构和轨道变形使用自动化的检测系统进行全天候二十四小时测量监控。一旦有问题出现及时向相关部门进行反馈，及时作出正确的更正和处理。在柱洞施工完成后，施工两个柱洞中间的中洞二衬，建设形成整个大中洞稳定体系。再通过自上而下的顺序对称施工两侧洞的初期支护，最后钟祥分段自下而上对称施作二衬，完善结构闭合。按照这样的施工顺序，不但有效的额减小了单词的卸载量，还可以将在已有线上部土体开挖前先对已有线进行加固完美实现，任何一洞的初支完成后即可以设置顶应力锚杆、施工二衬补偿卸载。形成加固、开挖、补偿、在加固、再开挖、再补偿的良性循环卸载模式。