大断面浅埋暗挖地铁法车站的施工工法比选

曲晓辉

【摘要】大连地铁西安路站，根据车站选址及使用需求设计为单拱双柱大断面宽26.2m，高27.75m，断面积682.5㎡。埋深约37m，覆土6.7～11米，该站站址周边建筑诸多，风险较高，交通环境所限等拟采取暗挖法施工，本文根据暗挖法施工车站的同类经验在双侧壁导坑、中洞、洞桩等多种形式中比选了其施工工法。阐述了大断面浅埋暗挖施工方法强风化板岩内在的成功应用。希望能够给同行以实际经验的借鉴。

【关键词】单拱双柱大断面；浅埋暗挖；施工方法；钢管桩施工

1、工程概况

1.1地理位置

大连市地铁西安路车站位于大连市沙河口区西安路下方，沿西安路方向南北向布置。西安路路面宽36m，周边建筑物密集，北侧为主要商业区；南侧为解放广场；东侧车站为29层科技广场、23层西安路公寓及四十八中；西侧主要为的三层商铺及长乐小区。建筑基础为筏板基础。西安路站是大连市地铁1、2号线换站，起讫里程1号线DK16+403.101至DK16+640.701，2号线DK11+633.703至DK11+871.303，长237.6米，暗挖单拱双柱三层岛式车站，标准段宽23.0m，高26.65 m，最大断面宽26.2m，高27.75m，断面积682.5㎡。埋深约37m，覆土6.7-11米，车站拱顶位于强风化板岩内，部分拱顶位于第四系卵石層内，车站地面为现西安路，路面交通繁忙，有两条有轨电车通行。

1.2地质水文情况

车站位于马栏河二级阶地，后经人工改造，地下水位高，周边管线密集，管道众多，地层由上至下依次为：人工堆积杂填土、卵石、全风化、强风化、中风化钙质板岩；岩石节理较发育，局部卵石“V”型侵入车站拱部。

地下水受到季风气候和海洋影响，车站主要为基岩裂隙水，孔隙水主要赋存在素填土层及卵石层中，基岩裂隙水主要赋存于强风化及中风化岩层中，地下水位埋深2.20～3.2m，水位高程6.42～10.02m，年水位变幅约1～3米。

1.3工程重难点

西安路车站的工程重难点主要在车站的跨度大，断面大，工序复杂繁多；地质构造复杂，围岩破碎，地处繁华街道，地面交通流量大，暗挖工法沉降控制难度大、周边建筑密集、重点控制风险源多等。

对于大连地铁西安路站这样的断面大、深度也较大的三层车站，存在周边建筑物近、开挖跨度大、地面动载大等工程特点，如何在施工过程中保证施工安全，控制地面下沉及周边建筑变形，需要进行研究解决。比选了多种施工方案，本着安全第一的原则，从中洞法、洞桩法、格栅法、双侧洞法等一一进行比选。

2、初期施工方案的比选情况

2.1初始设计选定的几种施工方法及优劣性：

双侧壁导坑法：研究方案的分析对比初始设计方案先采用双侧壁导坑施工两侧洞，再环形掏槽初支拱顶，开挖核心土使拱部初支成环。中部拉槽，分层顺做中部二衬形成受力体系后，开挖两侧边幅土石方，再分层顺做两侧主体二衬施工工序如图1所示。

此方法前期拱部施工有利，但后期拱部初支成形后，拱幅较宽，拉槽过程中施工时间长， 安全风险大。

中洞法：采用交叉中隔壁法开挖中部土石方，施工中部底板、中柱及顶板二衬，再开挖两侧洞土石方，再顺做侧洞二衬主体结构。施工工序如图2所示。

此方法安全性较高，但施工临时支护量大，施工成本高，不经济。

洞桩法：先施工两个中导洞，在中导洞中钻孔桩，施工做顶纵梁，开挖拱部土石方，采用放大脚施工拱部二衬混凝土，开挖支护下部土石方，顺做主体二衬结构，工序如图3所示。

此方法从受力分析，拱顶动载影响，拱部受力如不均，如拱脚部位受力大于拱顶中部受力，拱脚支座受力方向有可能发生变化，受力方向难以确定，且拱脚下部深基坑开挖，随着侧压力的增加，边墙及拱脚稳定性不能保证，且随着开挖深度的增加，中柱长细比越来越大，安全风险很大。

改进中洞法：根据中洞法改进，先采用CD法施工中部上导洞，及台阶法施工中部下导洞，挖孔柱施工中立柱，及中部底板中部拱顶二衬混凝土。开挖拱部土石方，施工边墙钻孔桩，锚固拱脚纵梁，浇筑拱部二衬混凝土，开挖下部土石方，增加侧墙锚固支护体系，顺做主体结构混凝土，施工工序如图4所示。

此方法从根本上解决了第三项洞桩法存在的问题，增加拱脚纵梁使拱脚均匀受力，增加锚索及钢管桩，保证拱脚纵梁水平及竖向位移，以及基坑侧壁稳定，施工负一层中部中板减小中柱长细比。

2.2几种施工方法的比选及比选结果

在方案比选协调会上，根据该车站施工中能够遇到的诸多实际困难，如由于断面跨度大，最大开挖断面宽26.5m，高27.8m的单拱双柱地下三层结构。结合设计院根据工程主体结构设计参数的力学计算，规范中建筑限界设置，运营部门提出后期营运空间需求、车站内功能房间的设定等因素，最终考虑最终综合中洞法、洞桩法、盖挖法的特点，以中洞法施工中洞并施工中洞混凝土结构，达到减小开挖跨度、降低安全风险，采取上下中洞法和洞桩法施工中洞混凝土结构及中柱，使中洞部份结构一次成形，保证中洞结构的整体稳定和施工精度，以及减少中洞结构的二次施工。采用大拱脚下设置纵梁，保证侧拱的受力稳定；并采用锚索控制拱脚纵梁的水平位移，采用φ219钢管桩控制拱脚纵梁的竖向位移，并起到下部土石方开挖的围护作用。最终形成稳定的二衬成拱盖，在保证安全的前提下施工下部工序及结构。

3、施工总体安排

西安路站设四个竖井：盾构吊出井，1号竖井，2号竖井，斜坡道。盾构吊出井及 2号竖井，负责施工下导洞开挖； 1号竖井及斜坡道负责施工上导洞开挖。先利用施工竖井贯通中部上下导洞，施工分段如下图5。

3.1车站主体总体施工方案

3.2车站主体工程施工方案

西安站主体支护结构形式采用洞桩法锚喷加格栅钢架进行支护。各竖井及横通道开挖完成后，采用CRD法及CD法优先施工主体中部上下两个导洞，以最快