城市地铁浅埋大跨暗挖车站施工技术

张 青 赵 耀

（中铁八局集团昆明铁路建设有限公司，云南 昆明 655000）

近年我国城市地铁工程快速发展。据统计2010 年运营里程约为1100km，2015 年运营里程约为3600km；截止2021 年末，全国累计有51 个城市建成运营线路269条，运营里程达到8708km，在建线路约70 余条共2000km，总规划里程已超过10000km。

城市地铁修建主要有明挖法、暗挖法、盾构法等，当受地面交通、地面建（构）筑物等条件限制、或线路埋深较大不宜采用明挖法的情况下较多选择暗挖法施工。遇并行线、停车线、折返线、暗挖车站等异型断面时通常设置单洞双线、单洞三线或单洞四线大断面隧道。

目前国内大跨暗挖车站，施工工法较多，采用各种工法修建的地铁车站成功实例较多。主要以CD 法、拱盖法、CRD 法、双侧壁导坑法为主。国内在硬岩地质中修建地铁车站的城市主要有重庆、深圳、青岛等城市。本文以青岛地铁3 号线君峰路站暗挖车站为实例，论述基于坚硬岩石地层中浅埋大跨度暗挖车站施工技术，为今后在硬岩地层中修建浅埋大跨度暗挖车站的设计、施工提供实例支持依据。

青岛地铁3 号线君峰路站主洞开挖轮廓宽×高=20.8×18.37m，拱顶覆土为7.4-15.6m，属于浅埋大跨度暗挖车站，围岩以中、微风化花岗岩为主，车站出入口、风道共8 个。车站主体大跨度隧道采用临时竖撑台阶法开挖、拱墙台车整体衬砌。

1 工程概况

青岛地铁3 号线君峰路站为暗挖车站，站址位于京口路与君峰路交叉口，沿京口路东西向布置。车站主体隧道地表临近较多建筑物，京口路为主干道，车流密集且地下管线较多，道路两侧高楼林立。

君峰路站采用单拱双层复合式衬砌结构，车站长度179.5m，主体隧道拱顶覆土7.4-15.6m，车站主体大跨度隧道采用临时竖撑台阶法开挖、拱墙台车整体衬砌。

2 工程地质及水文条件

根据地质纵断面图显示，站址人工填土厚度较薄，人工填土下为粗粒花岗岩，拱顶以上覆岩最薄处约5m。车站主体隧道围岩有中风化花岗岩、碎裂状花岗岩、微风化花岗岩。中风化花岗岩判定为Ⅳ级围岩；碎裂状花岗岩判定为Ⅴ级围岩；微风化花岗岩判定为Ⅱ、Ⅲ级围岩。车站主体隧道围岩统计为：Ⅱ级围岩19.7m、Ⅲ级围岩17m、Ⅳ级围岩142.8m。

地下水以基岩裂隙水为主，水量一般贫，部分地段具有弱承压性。场区地下水补给来源为大气降水渗入，水位受冬、雨季节影响较明显。

3 设计概述

车站主体隧道为单拱双层复合式衬砌结构，开挖跨度达20.8 米，围岩级别主要以Ⅳ级围岩为主，局部为Ⅱ、Ⅲ级。初支体系为格栅钢架+锚网喷结构，设置超前小导管超前支护措施，主体隧道临时竖撑采用I22a 工字钢。

4 施工方案

4.1 总体施工组织

君峰路站主体隧道开挖支护施工，利用2 号风井为施工竖井，2 号风道作为施工横通道，总体施工步序为：

风井开挖初支→风道开挖初支→风道与主洞接口处开挖初支→主洞上台阶右、左、中导洞分部开挖初支→中台阶上部右、左、中导洞分部开挖初支→中台阶下部分右、左、中导洞分部开挖初支→下台阶右、左、中导洞从小里程向大里程方向开挖初支→主洞找平层浇筑→小里程端拆除18.5m I22a 临时支撑→施做18.5m 仰拱及矮边墙→组装大跨衬砌台车，同时搭设满堂脚手架施做第一模防水及钢筋→浇筑第一模二衬，同时安装防水、钢筋台架→仰拱先行，安装拱墙防水及钢筋，浇筑拱墙混凝土，形成流水施工→内部结构施工→内部建筑工程施工→收尾交验。

各工序间采用流水施工，开挖初支时左、右、中导洞错开同步掘进。由小里程端向大里程端进行主洞二次衬砌时衬砌至车站中部时，内部结构由小里程端开始向大里程端开始施做，待二衬完成时内部结构施做至车站中部，建筑工程随即由小里程端开始施做，装修工程亦同。

4.2 垂直运输及水平运输

4.2.1 垂直运输系统

土石方垂直运输采用钢结构组装式抓斗龙门吊，配置两套电动葫芦进行渣土外运、材料吊装，结合施工组织方案，出碴峰值最大单日出渣量为220m3，选用1 台10t 电葫芦配挂1 个φ2m 圆型抓斗，负责碴土和设备的垂直运输。另一套进料电葫芦挂配1 个1.5×1.5×1.5m 料仓，负责材料和机具的垂直运输。

4.2.2 水平运输系统

洞内水平运输选用一台ZL50 装载机出渣进料，ZL50装载机作业半径200m 范围内工作效率较高，满足出渣进料要求。因为主洞分左、右导洞开挖，配备5m3自卸卡车与挖掘机行成另外一组出渣进料水平运输系统。两套水平运输系统同步运行。满足施工组织要求。

4.3 施工步骤

4.3.1 风井施工

风井施工时先施工锁口圈梁预埋龙门吊基础配件，混凝土强度达标后，安装龙门吊，再采用倒挂井壁法进行井身开挖支护，最后施工井身二次衬砌。

锁口圈梁采用C45 钢筋混凝土浇筑。软土及强风化花岗岩上亚带采用履带式挖掘机机械开挖，强风化花岗岩下亚带、中风化花岗岩、微风化花岗岩层采用爆破开挖。风井井身全断面开挖，单次开挖深度1m，开挖完成后及时施做格栅钢架、锚网喷支护。

4.3.2 风道施工

风道分3 个台阶开挖，风井开马头门进入风道的施工，采用分层进入的方法，即：风井开挖至风道上台阶底标高时，风井停止开挖，打设风道的超前措施，进行风道上台阶的掘进。掘进5m 后，进行风井开挖，风井开挖至风道中台阶底标高时，风井停止掘进，进行风道中台阶的掘进。最后风井开挖至风道下台阶底标高时，进行风道下台阶掘进。

风道采用矿山法，遵循新奥法“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤测量”十八字方针。

风井、风道作为车站主体隧道的主要施工通道，使用时间长、频率高，为确保初支稳定性，均设置工字钢支撑，遇初支渗漏水时，需及时进行初支背后注浆。

4.3.3 风道入主洞施工

风道与车站接口处施工安全风险高，结构复杂，工序转换多，受力转换多，施工组织、工序安排及结构转换尤其重要。打开主体隧道开挖洞门后，施工难度、施工进度、安全等各方面将变得相对较好控制。

风道进入主洞亦采用分台阶分部进入的方法，开挖至相应台阶标高时，即破壁进入主洞施工，需严格按设计支设钢筋、支撑，严格焊接质量、钢架连接等关键工序过程控制，风道进入主洞现场实景图见图1 所示。

图1 风道与主洞接口处实景图（风道视角）

4.3.4 主洞开挖

如图2 主体隧道施工步序图所示，车站分台阶、分层开挖，总体施工顺序为1-14 步，分左、中、右导洞错开同步掘进。车站主洞共分成1-12 步开挖支护完成。开挖支护完成后施做13 步仰拱及矮边墙二衬,使用整体式衬砌台车浇筑第14 步拱墙二衬混凝土。

图2 主体隧道施工步序图

第1-6 步开挖循环进尺遵循《地下铁道施工及验收规范》中：“在土层和不稳定岩体中为0.5-1.2m，在稳定岩体中为1-1.5m”。第7-11 步开挖循环进尺遵循《地下铁道施工及验收规范》中：“稳定岩体不应大于4m，土层和不稳定岩体不应大于2m”。

具体实施性开挖方案如图3-4 所示。

图3 开挖平面示意图

上台阶左、中、右导洞错开同步掘进实现洞通，中台阶上、下部从大里程向小里程依次开挖完成，下台阶开挖时从小里程向大里程方向开挖，方便二衬施工、内部结构施工、装修施工形成流水作业。

图4 开挖纵断面示意图

左、中、右导洞在开挖过程中同步推进错开安全距离≥5m，单导洞格栅钢架与临时竖撑也同步错开，以中台阶下半部分落台阶开挖接长中隔壁竖支撑为例，图示中台阶下部落台阶开挖工序如图5 所示，先开挖9-1 部，接长左导洞临时竖撑，再开挖9-2 部，接长右导洞临时竖撑。

图5 中台阶开挖支护细部图

岩石隧道爆破掘进可根据萨道夫斯基公式确定单段最大起爆药量，通过现场试验，不断优化设计参数，控制爆破震速不超过2cm/s，公式如下：

式中：R-爆心距（m），指测点至爆源的距离。

Qm-单段最大起爆药量（kg）；VKP-爆破振速（cm/s）。本工程要求≤1.5cm/s。

K、a-与爆破点地形、地质条件有关的系数和衰减系数，根据工程地质情况按照《爆破安全规程》具体取用。

5 测量控制

君峰路站全长179.5m，分4 台阶开挖，且每台阶相互跟进，临时仰拱动态变化，所以车站施工控制测量还面临一个控制点布设的难题，布设在开挖底面将随时被破坏，只能做到侧墙上，而侧墙上做点由于受隧道净空收敛影响，只能通过缩短控制点复测周期和进行多次联系测量来解决，增加了测量难度和工作量。

为保证工程质量，满足贯通精度要求，我们在缩短复测周期、增加测量次数的同时，对做在侧壁上的控制点借鉴无砟轨道CPIII 控制测量基标的制作方法，采用预制连接头和徕卡圆棱镜连接，强制对中的方法，来实现导线控制。预埋件制作经济、使用方便，且由于其预留在墙外部分较短，相对于在侧墙上制作强制对中基座平台来说，更容易保护，不受破坏，在使用棱镜与连接头连接时消除了对中误差，使精度得到了很大的提高。

单位工程验收组织的贯通测量结果显示，主体隧道贯通误差符合规范要求，横向贯通误差＜50mm，高程贯通误差＜25mm。

结束语

城市地铁暗挖可以有效减少因管迁、调流、拆迁问题而产生的高额成本、环境影响、停窝工现象，利于施工开展，但是因城市地铁暗挖的特殊性，尤其是在城市主要十字路口部位管线密集、交通繁忙的条件下，安全需求更加突出。本文正是通过施工组织、施工方案的全面叙述，呈现坚硬岩石地层中修建大跨暗挖车站的施工画卷，探讨基于坚硬岩石地层中修建城市地铁大跨暗挖车站的施工技术，确保施工过程安全及质量控制。为今后在城市地铁大跨暗挖车站的修建提供参考资料及实例支持依据，保存珍贵的一手施工资料。