下穿既有火车站广场大断面暗挖隧道施工技术

高 生 伟

(中铁三局集团有限公司，山西 太原 030001)



下穿既有火车站广场大断面暗挖隧道施工技术

高 生 伟

(中铁三局集团有限公司，山西 太原 030001)

针对重庆北站地铁车站下穿既有繁忙火车站广场的实际情况，对不具备明挖法施工条件的结构方案进行了综合比较，选定了矿山法暗挖施工，并分析了工程施工的重难点，确定了合理的技术参数和施工方法，可为类似工程提供借鉴和参考。

地铁，大断面，暗挖隧道，基坑

0 引言

随着国内城市轨道交通的快速发展，越来越多的城市进入到地铁时代，同时，同一城市规模的不断扩展，地铁线路也在不断的增加和延伸，地铁规划和设计理念也逐渐人性化，多种交通运输方式尽量实现“无缝对接”，地铁站与火车站、机场、汽车站以及场馆的无缝对接，大大方便了人们的出行。为了在不影响既有建筑安全运行的状态下顺利完成地铁线路的建设，需要通过综合比选各种方案，选择最安全、科学合理的方案，并采取各种有效技术措施，实现地铁工程的建设和确保周围环境的安全。

目前，地铁线路与既有火车站、场馆衔接修建的情况已经非常多，但各个项目的情况不同，其施工特点、施工方法和施工难度以及采取的措施也各有千秋。本文通过重庆北站地铁车站下穿既有繁忙火车站的施工案例，针对其具体情况和工程难点所采用的施工方法、工艺以及采取的措施进行阐述，为类似工程的施工提供参考依据。

1 工程背景

重庆北站(南广场)位于重庆市北部新区龙头寺火车站南广场既有地下广场下方，轨道交通3号线、10号线、环线汇集于此。3号线、10号线、环线三站间为H形换乘，其中3号线与环线、环线与10号线均为T形换乘。

沿10号线方向(D区)位于龙头寺火车站南广场既有地下广场下方。沿环线方向根据施工方法及使用功能的不同分为A，B，C1，C2四个区段，其中A，C1区为明挖法施工(见图1)。

车站主体围岩主要为砂质泥岩、砂岩，围岩等级为Ⅳ级。场地内水文地质环境多为大气降水和城市地下给排水管线渗漏补给，总体水量不大。

本站施工区域条件复杂、交通繁忙、人流密集、建筑、管线等产权单位多，是重庆较繁华地段，施工对社会影响大。

2 总体方案选择

本站最初的方案是A区、C1区采用明挖法施工，B区、C2区、D区采用先托换既有结构，然后采用盖挖顺筑法施工。但经过详细的调查了解和综合的分析比选，原方案的实施存在以下难点：

1)B区下穿3号线顶梁板混凝土浇筑时，容易在顶板与3号线底板之间造成不密实或空洞问题，工后沉降难免对3号线的安全造成影响。

2)C2区按照托换盖挖施工前需进行底板破除重新改造，而该区域集中大量商铺，需进行商铺的临时征拆，施工时拆迁难度极大。而且既有结构改造下部开挖后结构受力不平衡势必引起底板变形，施工控制难度大，安全风险较高。

3)D区按照托换盖挖施工时需占用大部分地下广场，而此处人流、车流量较大，部分停车场需暂停使用，施工期间会对交通影响较大。

4)若采用托换顺筑法施工，托换工程量大，托换风险极大，而且大部分施工作业需要在地下广场内实施，作业空间受限，各种大型机械设备无法采用，对施工工效严重制约。

鉴于以上主要因素，B区、C2区、D区施工难度较大。通过调查和综合比选，如若采用暗挖法施工，一些不可控因素如征拆、作业空间受限影响工效、占用广场地下室等可以尽量减少到对工程影响的最小程度。既能保证项目的节点工期，又能最大限度确保周围环境的安全。通过积极协调，确定B区、C2区、D区采用暗挖法施工。

3 工程重难点

1)C2区下穿地下广场、隧道断面大,埋深浅。C2区主体结构中的单拱双层结构，施工开挖高度18.437 m，宽25.75 m，开挖面积386 m2，下穿已建的地下广场，距已建地下广场梁基础最小竖向距离约9.7 m。工程地质为Ⅳ级围岩，属特大断面浅埋隧道，安全风险较高(见图2)。

2)D区下穿地下广场。D区位于火车站南广场既有地下广场下方，采用单拱三跨单层结构，施工开挖高度11.55 m，宽25.25 m，开挖面积268 m2。距已建地下广场桩基础最小竖向距离约2.58 m，与地下室梁基础的垂直距离约为5.15 m，施工难度大(见图3)。

3)大跨车站转换结构施工。由于车站隧道断面大，施工通道与D区车站主洞在拱墙部相交相接，受力复杂，施工安全风险大。

4 重难点工程施工关键技术

4.1 C2区大断面浅埋暗挖施工技术

1)暗挖隧道通过C1区明挖基坑进行施工。调整C1区基坑的支撑系统满足隧道施工条件，同时，C1区靠近C2区暗挖隧道12 m范围内基坑中洞位置及左右下导洞的石方暂时不开挖，以确保明挖基坑的稳定，待C1基坑下部两层结构施工完成后开挖。

2)C2区车站拱顶5.3 m及初始开挖部位10 m范围内采用机械作业，其余采用双侧壁导坑法爆破开挖，分八部开挖，循环进尺控制在0.6 m以内。

3)严格控制循环进尺和装药量。分段微差爆破、控制装药量，减少爆破对既有结构及围岩的扰动，控制震速不超过1.5 cm/s。

4)以建筑物基础底部至爆源中心距离为安全控制半径，并以质点振动波速度限值1.5 cm/s作为控制标准，进行反算各部分所允许的单段用药量，并进行试爆试验，取定合理的爆破参数。

5)炮眼按浅、密原则布置，控制单眼装药量，使有限的装药量均匀地分布在被爆破体中，采用非电毫秒不对称起爆网路降低隧道爆破的震动强度。

6)掏槽眼位尽量布置在开挖部位的底部，以加大掏槽部位爆源至建筑物基础底部的距离，减小掏槽爆破对构筑物的震动影响。

7)除光爆层部分的爆破以松动爆破为主外，需控制爆破飞石对开挖台架和初期支护的破坏，同时降低爆破震动对核心岩石的破坏和临时支撑的破坏，保证支撑系统的稳定。

8)加强监控量测，以量测成果指导施工。

4.2 D区下穿地下广场施工技术

1)D区暗挖隧道通过施工主通道和施工竖井进行施工。2)车站主体开挖支护采用中洞法施工，先施工中洞上导坑(上导坑分上下台阶施工)，上导坑贯通后，施工通道进行落底，施工中洞下导坑，中洞完成后，对称开挖两侧洞，形成初期支护(根据监测结果，必要时先施作中洞二衬，再开挖两侧导洞)。3)采用控制爆破技术，严格控制爆破振速，每循环进尺不超过0.5 m。4)以地下广场基础底至爆源中心距离为安全控制半径，设计以质点振动波速度限值1.5 cm/s作为控制标准，进行爆破控制。5)基于结构物距隧道顶不足2.6 m，同时结合安全校核药量(Q)和单眼装药量(q)的计算结果，分别采用不同的起爆方法。当Q=nq时，采用高精度非电导爆管毫秒雷管起爆法；当Q≥q时，采用电子雷管逐孔起爆法；当Q

4.3 大跨车站转换结构施工技术

1)为了解决交叉口处受力转换问题，于施工通道与D区主体初期支护交界处设置矩形门架，末端密排4榀Ⅰ18并焊接牢固，形成整体框架，共同支撑正洞钢架。破除门架侧壁后，主洞钢架荷载转化至密排钢架上。

2)施工通道拱顶开始挑顶、往车站内开挖0.5 m安装Ⅰ25门式钢架，间距0.5 m/榀，施作锚杆，门式型钢架立柱采用定位锚杆将直立工字钢锁在边墙上(如图4所示)，以保证门式型钢门架受力的稳定性，并及时喷30 cm C25混凝土将拱部封闭。

3)交叉口处应弱爆破，分部开挖。开挖时逐渐将底板标高抬高至D区正洞上台阶底临时仰拱标高，按正洞上半断面开挖尺寸进行开挖，施工至右侧车站拱墙开挖外轮廓线后，环向架立车站主体拱架，完成接口处车站主体上半断面施工。

4)喷射混凝土达到一定强度后，施作洞内临时立柱基础、临时立柱及横梁。

5)破除临时门架支撑时应逐榀拆除，不允许同时拆除多榀，拆除时要按照“先顶后下”的原则进行。

5 主要结论

1)下穿既有建筑施工地铁，方案的选择要综合考虑现场条件、周围环境、施工进度等要求。具体的工艺工法要根据构筑物、环境所能允许的影响程度确定合理的施工参数。2)大断面浅埋暗挖车站，在距离地下广场基础只有不足2.6 m的情况下，通过采用中洞法控制爆破施工，并根据安全药量，分别采用不同的起爆法等施工方法，使施工对地下广场影响控制在允许范围之内，满足了施工安全要求。3)通过采用整体型钢框架、定位锚杆、分部开挖等技术，使通道与正洞交叉口处正洞拱部型钢钢架的受力安全转换，确保了安全。

在施工过程中，借鉴类似工程施工经验，对浅埋大断面隧道下穿地下广场施工、大跨暗挖车站三岔口结构受力转换等关键技术、工序进行持续优化改进，工程施工质量可控。同时，运用施工监控量测技术，及时收集分析监测数据指导现场，有效的保证了施工安全。所采用的技术方法，在类似工程中具有一定的工程借鉴和参考意义。

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Key technologies of tunnel construction in the large section of the railway station square

Gao Shengwei

(ChinaRailway3rdBureauGroupCo.,Ltd,Taiyuan030001,China)

According to the undercrossing existing railway station square of Chongqing north railway station, the paper undertakes the comprehensive comparison of the structural scheme under the construction conditions unfavorable for the open cut method, selects the mine underground excavation, and analyzes the difficulties and important sections of the engineering construction, identifies the reasonable technical parameter and construction methods, so as to provide some reference for similar projects.

subway, large-section, underground excavation tunnel, foundation pit

1009-6825(2016)10-0149-03

2016-01-21

高生伟(1974- )，男，高级工程师

U455

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