大跨度地铁暗挖车站施工方案与优化

2015-03-13乔凤琢

铁道建筑 2015年9期

关键词：拱部导坑台阶

乔凤琢

(中铁十八局集团第一工程有限公司，河北涿州 072750)

大跨度地铁暗挖车站施工方案与优化

乔凤琢

(中铁十八局集团第一工程有限公司，河北涿州 072750)

暗挖法是目前地铁车站修建的主要施工方法，但地铁车站结构断面形式复杂、尺寸大，地表沉降控制要求严格，加之暗挖施工方法多种多样，因此选择安全、经济的暗挖施工方法是地铁车站施工的关键。在青岛地铁2号线海川路站暗挖施工方案选择过程中，根据地表沉降控制要求和施工中揭露的地质条件，将原设计施工方案由环形导坑+台阶法变更为台阶法。技术经济比较和监测结果分析显示，方案优化后简化了施工程序，加快了施工进度，降低了施工成本，且地表沉降也控制在允许范围内。

暗挖法环形导坑台阶法

1 工程概况

海川路站位于香港东路与海川路交叉路口的西侧，车站线位为东西向，沿香港东路布置。车站有效站台中心里程为YSK36+332.638，车站起点里程YSK36 +208.338、终点里程YSK36+406.338，车站主体结构外包长度198 m。车站共设2个出入口、4组风亭、1个无障碍通道。

车站主体工程的施工通过设在车站西侧的1号竖井及横通道和设置在车站东侧的2号竖井及横通道进行。车站平面位置见图1。

图1 海川路站与竖井平面位置

本站为地下两层岛式站台车站，采用大跨单拱双层结构形式，根据所处的位置及地质情况，分为ZA-Ⅲ型断面(扩大段Ⅲ级围岩)、ZB-Ⅲ型断面(标准段Ⅲ级围岩)两种断面形式。ZA-Ⅲ型断面开挖跨度22.6 m; ZB-Ⅲ型断面开挖跨度 20.62 m。车站覆土厚度在13～19 m。

2 工程及水文地质情况

2.1 工程地质

通过钻探揭示，场区第四系厚度较小，自西向东逐

根据区域构造地质、初勘资料及本次钻孔揭露情况，本区间无大的断裂带通过，受区域构造影响，仅有一些次生或派生小型构造挤压破碎带。根据临近场区工程物探测试结果，车站西侧发育有近东北向高倾角构造破碎带，推测其主要影响段为 YSK36+255—YSK36+315。

2.2 水文地质

海川路站无河流、湖泊等地表水系，地下水主要赋存在第四系松散土层和基岩裂隙中。场区地下水主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水两种类型。

3 原施工方案分析

3.1 原设计的暗挖施工方案

海川路车站原设计暗挖方案为:通过1号、2号竖井及竖井下的横通道进入车站主体隧道施工，车站主体隧道采用环形导坑+台阶法开挖。拱部由4个导洞构成环形导坑，导洞下部预留核心土。4个导洞按顺序开挖，相邻导洞开挖面距离＞15 m。导坑开挖及支护完成后，施作两层初期支护(300 mm厚钢拱架喷射混凝土+350 mm厚模筑混凝土)，然后再开挖核心土。边墙及底部采用台阶法开挖，由上至下逐层开挖及支护。

3.2 设计方案的不足

1)环形导坑 +台阶法施工，上部导洞划分多，工序转换频繁，不利于快速施工。设计开挖方案将拱部划分成4个导洞，导洞下部预留核心土，再分台阶开挖。导洞断面小，不利于机械化快速施工。

2)拱部在Ⅱ～Ⅳ级围岩段均采用两层初期支护，支护工程量大，耗用时间长，工序转化复杂，施工难度大，人工使用多，安全隐患大，机械使用率低，双层支护造价高。

3)竖井及横通道开挖完成后，即进入海川路站主体隧道施工。通过现场补充地质勘察，岩石取样及室内试验，判别车站主体隧道围岩主要为Ⅲ级微风化花岗岩。单轴饱和极限抗压强度在45.2～87.7 MPa，岩石强度高，整体稳定性好。车站开挖段揭露的岩石现场照片见图2。由图可见，开挖后的岩石条件较好，因此有必要对原设计相对复杂的施工方案进行优化。

图2 微风化花岗岩

4 方案优化及实施

4.1 方案优化

根据开挖后揭露的围岩情况，海川路站主体隧道暗挖施工由原设计的环形导坑+台阶法，改为台阶法施工。原拱部采用的双层支护结构(300 mm厚钢拱架喷射混凝土 +350 mm厚模筑混凝土)，取消拱部350 mm厚模筑混凝土，只保留300 mm厚钢拱架喷射混凝土。钢架间距也由原设计的1.0 m改为0.5 m。

4.2 施工步骤

车站主体暗挖施工通过竖井及横通道进行，竖井及横通道施工完成后，进行车站主体隧道开挖。优化后的车站主体隧道暗挖施工均采用台阶法。方案优化后的台阶法施工步序见图3。

图3 台阶法施工步序

第1步:开挖拱部导坑岩体①，立即初喷混凝土4 cm厚封闭围岩;施作锚杆、架立初支钢架、绑扎钢筋网、喷射拱部混凝土。

第2步:开挖拱部导坑岩体②，两侧立即初喷混凝土4 cm厚封闭围岩。上下导坑错开距离不小于15 m。

第3步:开挖拱部导坑两侧拱脚岩体③和④，立即初喷混凝土4 cm厚封闭围岩;施作锚杆、架立初支钢架、绑扎钢筋网、喷射混凝土。左右侧拱脚施工错开距离不小于15 m。

第4步:开挖边墙及下部岩体⑤～⑦。沿车站纵向分为若干个施工段，按⑤ ～⑦顺序开挖边墙及下部并及时施工边墙锚杆及喷射混凝土。侧墙2 m范围内采用松动爆破或非钻爆法开挖，以保证拱脚处岩石的完整性。

5 效果分析

5.1 技术经济性

方案优化前后的技术经济比较见表1。

表1 技术经济比较

5.2 安全性分析

海川路站车站主体隧道施工过程中，对Ⅲ级围岩段进行了监控量测。主要监测拱顶下沉、净空收敛和地表沉降。监控量测数据统计分析结果见表2。

表2 监测数据统计分析结果

监控量测数据显示，拱顶下沉、净空收敛、地表沉降均在控制范围内，累计变化量未超出预警值，洞室处于稳定状态。

6 结语

城市地铁等地下工程施工中，由于地质条件的复杂性和不确定性，现场揭示的地质情况往往与勘察设计资料不一致。因此在施工过程中，应通过现场勘察及监控量测，补充地质资料，不断审核设计方案，修正施工方法，以适应不断变化的地质条件，即实施动态化设计。青岛地铁2号线一期工程海川路站暗挖施工方案优化后简化了施工工序，缩短了工期，经济效益显著。参考文献

［1］关宝树.隧道工程施工要点集［M］.2版.北京:人民交通出版社，2011.

［2］陈克济.地铁工程施工技术［M］.北京:中国铁道出版社，2014.

［3］铁道部第一勘测设计院.铁路工程地质手册［M］.北京:中国铁道出版社，2010.

［4］中华人民共和国建设部.GB 50299—1999 地下铁道工程施工及验收规范［S］.北京:中国计划出版社，2003.

［5］中华人民共和国建设部.GB 50307—2012 城市轨道交通岩土工程勘察规范［S］.北京:中国计划出版社，2012.

［6］王梦恕.中国隧道及地下工程修建技术［M］.北京:人民交通出版社，2010.

［7］中华人民共和国铁道部.TB 10121—2007 铁路隧道监控量测技术规范［S］.北京:中国铁道出版社，2007.

［8］代维达.北京地铁6号线浅埋暗挖法车站施工地表沉降规律研究［J］.铁道建筑，2014(4):63-65.

［9］李晓红.隧道新奥法及其量测技术［M］.北京:科学出版社，2002.

［10］闫梅芳.莞惠城际轨道某暗挖隧道成本测算及其风险控制［J］.铁道建筑，2014(1):53-55.

［11］中华人民共和国铁道部.TB 10003—2005 J449—2005铁路隧道设计规范［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［12］吴焕通.隧道施工及组织管理指南［M］.北京:人民交通出版社，2005.