长大高速地铁土建工期缩短方法与实践

叶至盛

（中电建铁路建设投资集团有限公司 工程管理部，北京 100044）

0 引言

我国地铁建设日新月异，截至2020年底共有42个城市开通地铁，21座城市的线网规模达到100 km以上。随着城市扩展和客流量的不断增加，常规低速、低运量线路已不能满足城市发展的需要，许多城市开始新建长大高速地铁线路。面对巨大的工期、质量、安全等生产压力，有效控制成本并缩短土建建设工期，是保障线路如期开通的重要条件，值得全国地铁建设者们深入研究。结合长大高速地铁线路的特点，通过优化设计方案和采取一些全新的施工组织方式，并成功运用于工程实践，总结出一系列有效缩短土建工期的方法。

1 工程概况

成都地铁19号线（简称19号线）二期工程为长大高速地铁线，是连接双流机场与天府国际机场的机场快线，具有车站少、区间长、速度快、断面大等特点。线路全长约43.20 km，均为地下线，最大站间距5.39 km，最小站间距1.46 km。全线共12站12区间，其中10站为换乘站，区间风井8座，线路走向示意见图1。系统制式采用A型车8辆编组，设计速度160 km/h。工程采用施工总承包模式，合同总价180.92亿元。

图1 19号线二期线路走向示意图

2 工期特点

19号线为世界长大高速地铁线路中工期最为紧张的工程之一。据调研，我国类似规模线路的建设工期一般为4.5～5.5年，而19号线于2019年11月26日 开工，初期运营计划启动时间为2022年12月31日，总工期37个月，仅1 132 d。采用常规的土建设计及施工方法必然不能满足开通要求。因此，在工程筹划阶段，考虑除采用常规方法缩短土建工期外，主要通过采取优化设计方案和全新施工组织方式等措施，重点紧抓关键线路的建设，确保车站封顶、区间洞通、区间轨通、车站移交等关键节点，以期满足合同工期［1］。关键节点施工计划见图2。

3 常规缩短土建工期方法存在的问题

施工方为缩短土建工程中的关键工序、关键线路工期，通常采用多开工作面，加大人力、机械、材料等资源投入，采用三班制增加有效作业时间，多工种多工序穿插施工等方法。虽然可能按期交付，但往往因为工期不合理，付出巨额的抢工费用，造成工程成本大幅增加，工程质量在抢工中也难以保证，施工过程还伴随巨大的安全风险。

4 设计方案优化

4.1 优化建筑方案，避免迁改控制性管线

各类管线的正常运行是城市民生的重要保障。地铁建设需迁改部分管线，迁改进度是制约地铁车站封顶的关键因素，特别是10 kV以上电力线、高压燃气线，以及大直径的给水、排水管线等，周期长达数月，甚至以年计。同时，迁改工程存在安全风险高、经济成本高、社会影响大等问题。19号线在勘探阶段多措并举，采用探挖、物探等方法查清地下管线。在设计阶段，以不影响乘客使用功能为前提，通过优化建筑方案，调整地下结构位置、埋深、尺寸等，采用原位保护或避让管线的设计方案，避免引起城市重要管线迁改。若无法避免迁改，也要求统筹车站主体与附属结构，做到一次迁改到位，避免将影响主体实施的管线迁改到附属结构上（因附属结构实施时需二次迁改，会导致延误工期）。

4.2 优化盾构始发位置，避免在车站始发

我国地铁建设中，盾构机通常在车站端始发，该方法存在盾构区间施工周期长、占用车站端部的范围广等缺点。区间洞通后盾构影响区范围内还剩余大量土建工程，如底板素混凝土回填、区间人防隔断门、盾构始发孔及出土孔封堵、站台板、板上混凝土墙、轨顶风道实施等。站后单位需等到所有土建工程完成并移交后，才能进场进行机电安装和装修作业［2］。往往导致机电关键设备房作业在洞通后3～5个月才能启动，占用机电施工的直线工期，影响车站移交运营工期。而采取在风井、明挖区间始发盾构［3-9］，由于站后工程量小，可有效避免土建工程与站后单位施工场地的冲突问题，并且可在洞通后立即移交站后作业。

19号线共12段盾构区间，共投入32台直径8.6 m的大型盾构机。工程筹划阶段，为确保区间洞通，尽可能将盾构始发点调整到区间风井和明挖区间，减少常规的车站端始发。19号线最终实现区间风井始发18台，车站前后带配线的明挖区间始发8台，传统意义上的车站始发盾构机仅6台。

4.3 优化轨排基地位置

19号线铺轨长度约91.6 km，为单线，全线拟设置11座铺轨基地、4座散铺基地、21个铺轨作业面。轨排基地设计的合理性往往制约全线轨通，该线除采用常规的5～8 km设置1处基地的传统方法外，还吸取以往工程中造成轨通工期延误的各种经验教训，结合长大高速线路特点，从细节上深化研究轨排基地设计原则。

19号线采用的轨排基地设计原则：（1）有条件时，不设于场地布置受限、交通繁忙的道路下方，避免影响社会交通；（2）不设于低洼地带有防汛隐患处，防止汛期雨水通过轨排井倒灌入区间；（3）不设于机电关键设备房上方，以免铺轨完成后轨排井封孔占用关键设备房直线工期；（4）不设于大于2层的地下车站、风井，避免增加吊装难度和风险；（5）选择位置应考虑25 m长度轨排的地面运输条件，保证运输顺畅；（6）将轨排孔与盾构出土孔合建，减少封孔数量；（7）利用盾构孔做散铺下料孔，灵活增加散铺基地等。

4.4 车站附属与主体结构同步实施

地铁车站由主体（站台、站厅、设备用房、生活用房）、出入口及通道、附属建筑物（风道、风亭、冷却塔）等部分组成。我国地铁车站通常采用的设计施工方法为：先设计先实施车站主体，后设计后实施附属结构，附属结构在主体封顶后实施，站后单位待土建单位提供2出入口1风亭条件后才进场作业。

对此，提出有条件的附属结构与主体同步设计实施的理念。19号线要求附属结构与车站主体同步设计，施工方在施工组织设计时提前考虑实施附属结构，做到与主体同步施工，通过短期局部交叉施工，使附属结构于主体封顶前实施完成。19号线出入口（含安全口）61个，同步实施28个；风亭30组，同步实施15组。同步设计实施的优点是可缩短车站直线工期约6个月，节约工程投资，减小多次打围对社会交通的影响，站后单位也可提前进场施工；同步实施还有利于从根本上解决主体结构与外挂附属接口处变形缝易渗漏水这一难题。同时，19号线考虑建筑空间布局，附属结构多采用顶出设计，减少外挂数量，进一步缩短工期，可为土建单位及时向站后单位移交、站后单位及时向运营单位移交提供有利保障。以天府商务区站为例，该站共设4个出入口、2组风亭、4个安全出口、4处换乘厅（见图3），所有附属结构均与主体结构同步设计、同步实施、同步移交。

图3 天府商务区站附属结构

4.5 其他设计方法

（1）底板纵梁具备条件时原则上设计为上翻梁，结构受力更合理，更有利于施工作业。避免设计为下翻梁因增加开挖梁槽、防水施工、模板铺设等工序，而延长底板作业直线工期。

（2）混凝土支撑先期实施慢，养护周期长，基坑出土外运不灵活，后期拆除安全风险大，所需工期明显长于钢支撑。因此，在保证基坑安全情况下，围护结构内支撑应设计为钢支撑，减少混凝土支撑。

（3）避免设置长距离区间疏散联络通道。天府新站—合江站盾构区间早期设计有长180 m且下穿既有线的矿山法联络通道，为全线控制性工程，后调整为左右线分设直出地面的疏散通道，与盾构隧道同步实施。

（4）减少盾构空推通过矿山法区间。温家山站—牧华路站区间由矿山法区间与明挖区间2部分组成，盾构机需空推通过矿山法区间后从车站端吊出，后将矿山法区间调整为明挖法施工，盾构机直接从明挖区间吊出，无需空推过矿山法区间。怡心湖站和蓝家店站因站后矿山法区间未调整，均制约了盾构空推吊出和区间洞通工期。

（5）尽量采用顶板永久铺盖设计。地面交通有盖挖需求时，设计为顶板永久铺盖，避免采用贝雷梁、军便桥等临时铺盖。顶板永久铺盖设计应用于龙桥路站、双流机场站，而龙港站则采用临时铺盖，后期拆除时会再次影响交通，并因再次交通导行影响车站顶板回填。

（6）换乘车站设计时需充分预留后续线路土建工程及机电工程实施条件，避免后续车站实施时对既有车站进行大规模改造，造成投资浪费和不良社会影响。如天府商务区站和怡心湖站，由于先建车站未预留后建车站条件，需对既有线进行大范围改造，导致改造工期长、难度大、安全风险高。

（7）重视防汛设计。19号线在图纸中增加专题防汛设计内容，查清防汛水位标高，加强防汛挡墙设计、落实出入口风亭出地面标高、保障与既有线接口的封堵措施等，有利于保障工期和安全度汛。

（8）强化施工图审查流程。提供正式施工蓝图前，增加建设单位和总包方会签图纸流程，避免出现工期明显不能完成的设计方案。此外，建设单位在组织参建各方进行勘察设计交底和图纸会审时，应将工期作为重点内容之一。从出图前、出图后实施前两阶段把控，避免开工后出现大量设计变更而造成返工。

（9）项目业主与参建各方应加强沟通交流，明确工期、投资等需求。设计人员应充分了解和掌握相关信息，综合考虑设计标准规范、业主方对减少投资的要求，以及施工在工期、安全、成本上的压力，提供既能满足功能，又能适用于现场缩短工期的设计。

（10）项目业主应尽早开展设备招标，以便设计单位和施工单位及时确定设备预留孔洞、预埋件、施工预留孔洞等相关问题。

5 施工组织优化

5.1 确保区间洞通、轨通

5.1.1 盾构区间建立渣土分离系统

有场地条件和合适的地层时，应建立渣土分离系统。盾构出渣情况是直接影响盾构洞通工期的关键因素。成都地铁在19号线首次建立4处渣土分离系统，不仅将砂石等原料二次利用，节约成本，同时将分离出来的较稀的渣土综合改良，便于渣土外运，为盾构掘进创造有利条件。

5.1.2 盾构附属与盾构掘进同步实施

盾构附属是指联络通道、洞门封堵等，以往项目一般洞通后才启动联络通道和洞门封堵施工，不能及时移交轨道作业。19号线要求利用盾构掘进的空隙穿插进行洞门封堵施工，如停机换刀、过站等空隙时间。要求在洞通前完成联络通道施工，即在最后一节台车通过后立即启动联络通道的支撑体系，以及在盾构正常掘进时组织好交叉施工，洞通后立即组织隧道清理移交。同时，隧道清理、顶部嵌缝、堵漏作业等应在洞通前提前实施，可有效缩短盾构洞通至移交铺轨作业的直线工期。

5.1.3 区间人防隔断门门框安装先于铺轨施工

人防隔断门门框（简称人防门框）施工一般分为2种。一种为隧道调线调坡后、铺轨作业前施工；另一种为铺轨完成后，根据轨道施工位置及线路中心线进行施工。

19号线工期紧、区间施工单位多、任务重，如果先铺轨后进行人防门框施工，将与接触网、供电等专业交叉施工、相互影响，不利于控制总体工期，因此必须先施工人防门框后铺轨。以往项目区间人防门框采用复杂支撑，浇混凝土后需25 d左右才能拆除支撑移交轨道作业，且施工期间轨道车受支撑阻碍无法通过，导致相邻区域的轨道停止作业。19号线优化区间人防门框支撑形式，采用4道角钢作斜支撑，为区间正常通行提供4.5 m高、3.8 m宽的横断面，满足3.6 m高、3.2 m宽的轨道车通行需求。区间人防门框加固方式示意见图4。通过上述方法，区间人防门框施工缓解了紧张的工期压力，对正线工期由20 d（搭支架、绑钢筋、安装套管、安装模板、隐蔽工程验收、浇筑等强拆架）缩减至5 d（搭支架、关模板）起到重要作用，为铺轨正常组织提供了有力保证。

图4 区间人防门框加固方式示意图

5.2 确保车站土建移交

5.2.1 车站内部结构与主体结构同步实施

成都地铁以往线路通常是主体结构封顶后，在车站内再次搭设脚手架施作站台板和轨顶风道等内部结构。19号线所有车站轨顶风道与主体结构同步实施，2座车站站台板与主体同步实施，解决了材料二次运输困难、混凝土浇筑质量差的问题，工期明显缩短。

5.2.2 车站附属结构与盾构掘进同步实施

如果盾构作业的龙门吊轨道基础设于围护桩上，附属结构在开挖时需同步破除围护桩，且附属结构必须在盾构掘进完成，拆除龙门吊后才能启动。上述情况将导致盾构区间由于施工组织不利，成为全线最后洞通区间，造成该附属结构工程建设工期就成为全线车站移交的关键工期。19号线所有盾构地面场地和龙门吊轨道基础均未占压附属施工空间，基础设于主体侧墙上方（以天府商务区站为例），保证附属结构工程有条件与盾构掘进同步施工。

5.2.3 采用预制构件或门式支架法封堵孔洞

大量盾构井、出渣孔、轨排井、设备吊装孔或材料孔等临时孔洞，后期需搭设脚手架自下而上进行封堵，时间较长，且封堵期间占用轨行区单位及车站机电安装单位作业场地，影响其直线工期。因此，19号线采用预制构件或门式支架法封孔，可有效缩短封孔工期。

6 实施成果

通过采取缩短土建工期的各种措施，成都地铁19号线实现开工以来340 d全线10座车站封顶、265 d 8座风井封顶、有效掘进295 d全部盾构区间洞通。比常规土建工期总体缩短45 d，为后续施工提供了有利条件。

7 结论与建议

（1）在设计阶段，充分调查和研究地铁建设范围内的建构筑物，在不严重影响地铁使用功能的前提下，尽可能避免重要建构筑物的拆除或迁改。当迁改无法避免时，应与主体工程、附属工程和物业开发工程统筹考虑一次迁改，避免多次迁改影响工期。

（2）长大高速地铁线路建设，通过优化设计方案和采用全新的施工组织方式保证关键节点，有效缩短土建工期是可行的。①重视盾构始发、接收、过站对车站、区间后续土建工程和安装工程的干扰，优先选择非车站位置始发，可有效减少土建施工与站后单位施工场地冲突问题。②具备场地条件时，施工单位应提前筹划，为渣土外运、渣土利用、渣土临时堆放提供便利，可一定程度避免外部环境因素对区间隧道施工的影响。③在场地条件容许的情况下，车站附属结构与主体结构同步实施可节约投资，以及提高接口变形缝防水质量，减少围护结构对地面交通的影响时间，加快工期。④确定先期实施工程方案时，应考虑并为后续工程项目或施工部位预留实施条件。此外，注重主体结构细部施工、临时工程实施和拆除各工序对工期的影响。

（3）建议设计和施工应考虑天气和气候对工期的影响。

（4）建议项目业主加强对参建各方的协调管理，建立信息共享机制，各方充分沟通交流对缩短工期意义重大。在充分沟通的基础上，调整优化分项工程施工工序和工法，减少施工干扰，对缩短工期效果明显。