浅埋暗挖地铁车站施工技术

李桂林

【摘 要】本文主要对地铁工程浅埋暗挖法地铁施工技术进行概述，分析了地铁浅埋暗挖的施工技术应用、施工安全风险分析及措施、浅埋暗挖法隧道施工地面沉降控制措施等方面进行了研究。

【关键词】地铁车站；浅埋暗挖法；施工

一、浅埋暗挖法的工作原理

L.V.Rab–cewiz教授（奥地利专家）在1965年提出了新奥法，这种方法的核心是让围岩本身形成一个支承环。基于新奥法的基本原理，浅埋暗挖法的施工控制要点是“勤量测、早封闭、强支护、短进尺、管超前、严注浆”。浅埋暗挖法的核心是将围岩本身形成支承环，然后再施行超前支护，将部分围岩的自承能力调动起来，避免地基沉降。浅埋暗挖法的开挖方式有双侧壁导洞法、中隔墙法、单侧壁导洞法、正台阶法等。应该基于周围环境条件、隧道断面构成、地质条件等来选择适宜的施工方法。

二、地铁浅埋暗挖的施工技术要点

1、大管棚超前支护施工

大管棚超前支护是一种在不对地表进行破坏的前提下来铺设地下管线的技术，它以一定的外插角在擬开挖地铁隧道的外轮廓周边上钻孔，将惯性矩大的钢管以一定的间距进行安装，然后再注浆固结。它的工作原理是：①为了让拱顶形成加固的保护环，应该施行管棚注浆。②若超前管棚在沿隧道开挖轮廓周边位置较密，那么必然会大幅度降低隧道支护结构所承受的上部荷载。施工工序：开挖支护的掌子面→搭建钻孔的平台→安装钻机→施行安装管棚钢管→钻注浆孔→验孔→注浆操作→结束。大管棚超前支护往往具有较为明显的作用，能够对开挖区域的岩土体起到加固作用，也能够对开挖过程中出现的地表位移、地表应力进行有效控制。

2、全断面帷幕注浆施工

2.1注浆孔成孔。各注浆孔的长度、角度、精确位置可由设计来进行计算，施作注浆孔的顺序应为：先外后内、先上后下，一个注浆孔完成后，那么就要在第一时间内退出钻机，然后再安装注浆管，紧接着二次封闭工作面后再注浆。

2.2注浆。后退式分段注浆是最为常见的注浆方式，每完成一次退式分段注浆之前，都要填充加固所有注浆管。为了防止在注浆时出现隆起、裂纹，还应该封闭处理工作面（施行网喷混凝土）。

3、隧道开挖支护施工方

在地铁车站施工前，务必要对施工区域内的地下管线和地质情况进行详细探测，确定地下管线是否存在着障碍物，以及其精确位置，这样一来，能够避免对地下管线造成破坏。同时，隧道开挖支护施工时，务必要基于中导坑法组织施工，施工次序是：将双向隧道的中导洞开挖及支护→隧道中隔墙→将中导坑横撑予以恢复→对两侧导洞进行开挖及支护→两侧导洞二衬施工。

三、浅埋暗挖地铁车站施工技术应用

1、工程概况

某地铁五号线某车站为一座浅埋单拱大跨的暗挖车站，位于交叉路口地下，呈南北向。附近地面重要建筑物密集，地下管线多，道路交通繁忙。车站隧道穿越的地层为第四纪地层，以粘土、粉土、砂及砾石层为主。地下水主要有上层滞水、潜水和承压水。隧道基本在潜水中，部分隧道已经进入承压水。车站有效站台中心里程K3+000，起点里程K2+931.1～K3+099.1，长168m，为双层暗挖岛式车站，在东南、东北各设有一组风亭、风道。车站为暗挖车站，风井、风道作为施工用的竖井和通道。采用复合衬砌结构型式，顶梁、底梁为钢筋混凝土结构，立柱为钢管柱。隧道断面尺寸为24.2m@16m（宽@高）。中洞法施工，其中中洞采用交叉中隔壁法施工。在中洞形成后，由下至上施做底板、底梁，然后施工立柱，后浇筑顶梁、顶板。侧洞采用台阶法由上至下开挖而成。施工过程中在拱部打设钢管棚，管棚间插小导管，并注浆以保证拱部稳定。

2、大跨度暗挖地铁车站施工技术方法的内容

2.1车站施工方案

地铁车站采用暗挖法施工，由于隧道跨度大、结构断面复杂、覆土浅、地层自稳能力差及处于地下水与承压水地层内，因此保证车站开挖支护过程中的结构稳定、控制降水达到污水施工、最大限度控制变形、保护临近建筑的安全等要求。

2.2主要施工工艺及施工方法

本站设计为单拱单柱，开挖跨度22.6m，高度16.3m，首先利用车站两端结合部作为工作室，采用水平定向钻机施作长146m、114mm的超长管棚作为超前支护，然后采用中洞法施工，即：先将大断面纵向分成左、中、右3个洞室，每个洞室的跨度均为7.5m，再将3个洞室横向从上至下分成4个小洞，每个小洞的高度约4m，共12块（12个小洞）进行施工；开挖在拱部114@5@30cm长146m的管棚支护下进行；先从上至下开挖中洞内4个小洞至作业口划分里程，然后在中洞内分段分层拆除临时横隔壁，施作底梁、中梁、顶梁及钢管砼中柱；再对称开挖左、右两个侧洞至设计标高和作业口划分里程，在侧洞内分段分层拆除临时钢支撑，施作仰供及侧边墙、中板、两侧拱部二衬；最后施作站台层及附属结构。

3、施工方法及技术措施

3.1Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ区小洞施工。在拱部超前长管棚的支护下，按0.5m步长环形开挖Ⅰ区土体，安设拱顶格栅钢架，安装纵向连接筋和钢筋网，喷射C20砼，安装I25a钢架隔壁，喷砼封闭开挖面，安装临时仰拱钢架（连接筋、钢筋网），喷C20砼，确保Ⅰ区开挖后形成封闭成环结构。再往下施做Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区小导洞。如图1所示。

3.2中洞内部分主体结构施工。当Ⅰ～Ⅳ区土体开挖至南北划分长度84.0m后，作底梁及部分仰拱，然后分段拆除Ⅱ、Ⅲ区影响钢管柱安设的部分临时支撑，作下层砼钢管柱；最后分段拆除Ⅰ区影响钢管柱安设的部分临时支撑，作上层砼钢管中柱和顶梁及部分拱顶。如图1（2）所示。

3.3对称施工两侧Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ区小洞。在拱部超前长管棚的支护下，先恢复中洞内水平钢支撑，对称开挖Ⅴ区土体；及时施作拱部初期支护并与Ⅰ区初期支护连接，安设I25a型钢钢架，使之与Ⅰ区中隔壁牢固连接，喷射C20砼，形成临时仰拱，确保Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ区小洞形成环向封闭结构。并逐步拆除临时支撑做二衬。如图1（3）所示。

3.4站台层及附属结构施工。在成形的主洞内施作站台层及附属结构。如图1（4）所示。

4、顶梁及部分拱顶钢筋砼施工方法及技术措施

车站主体结构由于采用了中洞法施工，顶梁及部分拱顶在中洞开挖结束、作了底梁和钢管柱砼后，即进行施作。因顶梁和拱顶是一个整体，不能分割，因此，必须横向整体、纵向分段浇筑，分段浇筑的长度为第一环8m，以后每环6.8m；其横断面和纵断面的形状和尺寸如图2所示（长度为第一环长度）；浇筑的结构为C30抗渗钢筋砼。

四、浅埋暗挖法隧道施工地面沉降控制措施

1、对土体特性进行改善

利用局部加固处理隧道开挖周边外土体，不仅能够促使隧道开挖后形成自然拱，还能够对土体的特性进行改善，使得其往好的方面转化。此外，进行深层注浆及超前注浆不仅能够加固土体，还能够改善土体的性质。可以针对土体的性质压注纯水泥浆或双液浆，必要情况也可以压注化学浆液，还可以采取其它的改善特性的措施。

2、开挖控制

控制开挖产生沉降的方法包括隧道自身措施及地层处理技术。隧道自身措施包括在隧道施工过程中，所有在隧道内采取的用来减小地层沉降的措施。地层处理措施包括所有通过提高或改变地层响应，而减小或改变隧道施工产生的地层运动的方法。

3、超前小导管注浆控制

超前小导管注浆加固地层技术，是通过沿隧道開挖轮廓线外纵向向前倾斜钻孔安设注浆管，并注入浆液，以实现超前加固围岩和止水的目标，此外，小导管还能够起到超前管棚预支护作用。

4、适度排放地下水

在确保工作面能够稳定正常开挖的情况下，要最大程度降低或限制地下水的抽排。可针对具体情况选择止水帷幕或旋喷桩等阻断地下渗水通道，地表或洞内注浆措施封堵部分地下水。进行地表或洞内降排水过程中，要最大程度缩短抽排时间。在掌子面开挖过后及时采取开挖周边和掌子面注浆、喷硅等措施稳定工作面，然后及时停止排水。要针对具体地层条件，对小导管、格栅支护参数以及注浆参数及时进行调整，保证注浆效果。

五、浅埋暗挖施工技术的安全控制要点

1、防止土石方坍塌

在地铁车站的施工过程中，施工单位务必要将地质超前预报做好，定期总结、定期汇报；同时，要制定出周全、详细的施工方案、地质勘察报告及地质剖面详图，务必要确保不会出现土石方坍塌的事故。此外，为了对围岩体的变化趋势进行及时预测，要做好掌子面量测工作。

2、避免出现模板倒塌事故

要严格基于国家规范要求，并结合操作流程、专项施工方案来完成模板工程的拆除、安装作业施工，模板及其支撑材料的材质务必要符合施工强度、刚度，确保其位置、形状、尺寸的正确性。为了避免在受力后模板出现下沉或变形，支撑模板的基础应有较大的支撑面积、且坚实。同时，应该将临时固定设施设置在支撑系统工程及安装模板中，避免模板倾覆。值得注意的是，为了确保施工过程保质保量，务必要在上一道工序验收合格之后再进行下一道工序施工。

3、避免出现触电事故

务必要统一设计、统一规划施工现场的用电，制定完善的触电事故应急预案及临时用电施工方案。同时，做好施工现场用电安全宣传，提高安全用电意识，用电安全提示标识也必须要做好。此外，地铁车站的施工现场不可采用4+1的电缆方式，要设置专用的保护零线，采用TN-S用电系统，配电系统要设置开关箱、分配电箱、总配电箱。

结束语

我国土壤结构丰富，在地铁的建造过程中施工设计及技术处理要严格与地质结构相结合，这样才符合我国以人为本的基本国策，地铁的质量是人们生命及财产安全的保障，是所有施工单位首要考虑的基本问题。

参考文献：

[1]李俊威.对地铁浅埋暗挖施工技术相关问题的分析.城市建设理论研究.2013年3月，第2期，166-168

[2]张冰.暗挖车站施工技术.商品与质量·学术观察.2012年4月，第4期，243-247

[3]刘启辉.地铁车站暗挖隧道防水施工技术分析.中华民居·学术版.2013年10月，第9期，110-115