大型地下空间与地铁工程施工技术及管理措施

孙冬

随着城市人口和车辆数量增加，城市地面交通压力变得也越来越大，各个城市都在不断推进城市交通系统建设，缓解城市地面交通压力。在此背景下，越来越多的中大型城市都开始积极推动地铁建设进度和规模，谋求发展地下交通建设。但地下空间施工条件复杂多变，且涉及到与地铁工程同步施工的情况，必须加强对施工技术的探讨，在安全的前提下有效施工。

一、工程概况

1.建筑概况。某地块综合发展项目总建筑面积约486740m2，其中地下建筑面积174384m2。场地内拟建1幢170m高办公塔楼（简称T1）、1幢250m高办公塔楼（简称T2）、3幢酒店塔楼（分别简称为T3，T5，T6），商业裙房均为2～4层。本项目基坑开挖面积约53000m2，40号地块开挖深度15.60～19.80m，共坑合建的地铁13号线地铁车站挖深约23.9m。

2.周边环境。项目场地周边环境复杂，场内有分布地铁隧道和民立中学（属城市历史建筑保护），西侧有在建地铁13号线地铁车站，西南侧有1棵古玉兰树，东侧紧邻云海苑、东方众鑫大厦、医院等多幢建筑，地下市政管线交错布置，分布密集。综合上述情况，可以发现施工环境较为复杂，设计工作需要面对众多的挑战，场地内和场地周围需要进行保护设施多，施工难度较大。

二、工程重点和难点

1.从时间安排来看，地铁通车时间已定，地铁项目施工本就需要面对工期紧张的情况，将项目与地铁同步建设则需要考虑更多的问题。地铁施工需要足够的施工空间，所以在地铁施工过程中，需要先将石门路交通和管线迁改至本项目场内。同时，地铁建成后，已建地铁设施还会对项目施工产生影响，需要做好地铁设施的保护。综合上述影响因素，在进行项目设计和施工时，应全面深入考虑项目与地铁建设实际，统筹规划，分清设计边界，提高设计和施工水平。

2.项目需要建设4层地下室。为保证施工和建成后運营管理质量，就必须做好全面的保护措施，尤其是针对历史保护建筑民立中学的保护措施。

3.根据施工建设要求，本项目基坑安全和外圈环境保护等级均需要达到一级。但基坑周边分布着各类设施，既包括地铁隧道、民用建筑，还包括历史保护建筑和古玉兰树，项目设计和施工对环境的要求相当严格，难度较大。

三、基坑设计创新技术和效益

1.项目与地铁统筹合建。本项目与相邻地铁13号线地铁车站同期建设，如果按照正常情况分别进行设计施工，本项目整个建设工期将会延后2～3年，可能会造成管理成本增加、材料涨价风险增加及项目本身资本回报减少的不利局面。基于此，创新设计项目施工，将40号地块基坑分为12个分区，地铁13号线地铁车站分为5个分区，协调施工时空安排和参建各方，合作共建。项目基坑分区筹划设计具体如图所示。

①分区筹划方案。

石门一路交通（原属地铁建设区域内）迁至项目①c，③-1～③-4以及④区内，管线迁至管廊内。迁徙后，开挖车站一期（南、北端头井），为地铁盾构施工奠定基础。道路翻交前，先进行①c和④区的头道支撑及栈桥施工；管线迁改前，必须完成①c，②a，①a，②b，①-e1内管廊结构（结合第一道支撑）施工。

先进行车站一期地下2层板施工作业，完成后再整体开挖施工②a区和车站二期（中间段2），2个基坑共坑同挖，接着同时开挖施工车站二期（中间段3）和①-e1区。

继续整体开挖施工①a区和车站三期（中间段1），同时开挖①c和①-e2区。

完成上述区域的底板施工，继续开挖施工①b，①d和②b区。

对地铁车站进行覆土回填，回填结束、石门一路交通恢复及上述分区底板施工均完成后，继续开挖施工③-1～③-4区和④区。

②本项目总体筹划有如下优点。

综合整个项目建设实际来看，T1和T2的建设具有重要现实意义，其建设能否顺利开展会对整个项目施工产生巨大影响。基于此，在建设T1和T2时，应将石门路交通翻交至③-1～③-4区和④区，创造足够的空间，①a区和②a区与地铁共坑同建，以提高2座超高塔楼的施工质量，保证施工进度。

地铁车站采用分区施工，能够为地铁隧道的盾构贯通创造条件。

项目与地铁统筹合建，能够让项目地下室4层与地铁车站贴合设置，提高地下室与地铁车站的连接性，进而规避因退界而引发地下建筑面积损失风险，达到确保项目质量和进度的建设目标。

分区统筹合建项目与地铁，打破了常规项目设计“各自为政”的不利局面，并且通过合理的分区筹划，减小了石门路交通和管线迁改对项目施工进度的影响，能够同时保证项目和地铁工程的建设进度，达到良好的经济效益和社会效益。

2.“管线迁改与道路翻交分离”的设计方案。味府河湿地施工的预设要求，将翻交道路的③-1～③－4作业区域和④区域开展多次调节作业，鉴于翻交迁移难度大、改造周期长、造价高等的主要影响要素，所以在设计过程中提出将交通和迁改道路相分离的施工建议，在①c，②a，①a，②b，①-e1施工区域内提前铺设管廊，将区域内所有管节送入管廊，在后续开展基坑挖掘作业时，此管廊还可被视为首道支撑结构和栈桥，就无需在后期作业过程中移动相关施工管线。

3.在历史保护建筑下方增设4层地下室。民立中学历史保护建筑完全处于该工程施工区域内，鉴于施工过程中需对场地内所有深基坑开展挖掘作业。因此，参照建筑施工方案布置图以及分区域施工推进要求等，需对民立中学开展移位防护，并在相关建筑下方增加地下室。

鉴于考民立中学原来处于②a区域内，然而在后续建筑方案布置图中需将其设置在③-1区域内，所以应在迁改石门路交通之前，最先将③-1区域内的坑隆沉桩基和新修常规筏板提前放置在地表标高处，继而以平移施工技术将民立中学移动到新修施工区域处，待后续开挖③-1区域时，新修区域下方土体将会随③-1区域同一时间开展盖挖作业。

将民立中学移动至新修筏板上方后，以筏板和下部桩基为主检测其受压状况，待挖掘下方土体时，桩基主要负责抗拔作业，受力状况较为复杂。鉴于施工过程中抗隆沉桩基、新修筏板等工序安排精确合理，在开展盖挖作业的推进过程中，没有损坏民立中学建筑结构，并且该施工过程在历史保护建筑物下面成功增加了4层地下室。此设计施工图具备良好的经济意识和社会效益，可将其广泛应用到相关项目中，发挥其应用价值。

4.支撑避让超高塔楼竖向构件。②a区域支撑平面设置将管廊整体结构和地铁基坑支承系统相结合，避开了T2塔楼的垂直构件，从而在不拆卸支承结构的状况下促T2快速回填，有效推进了超高层塔楼的作业开展进度。

5.设计措施合理可靠确保环境设施安全。地下部分以1m厚的墙体为围护结构，对称布设支承结构，其具有较高的刚性，便于掌控墙体形变的程度，在地铁、居民建筑群附近的基坑内以水泥土开展加固工序，有效提高被动区域的土壤性质，降低基坑移动的可能。

采用时空效应需按施工方案分段开挖，采用限时分段的快速施工方法，能够缩短开挖过程中基坑的曝光时间，降低基坑的形变程度。同时，利用信息化建设方式，对基坑内部开展实时监测和监控，以保证基坑施工安全。

对现场西南方位的古玉兰树开展防护隔离措施，设置大中里工程基坑和地铁轨道基坑的防护体系时，应在距离玉兰古树较远的区域布设，可有效避免对玉兰古树造成负面影响。

现场承压水层底部预埋深度为52～57m，在地铁、居民建筑群附近的侧方设置55～60m的超深度地墙，并且其与承压水层下部隔水结构重叠的深度不低于3m，有效阻止坑内坑外承压水层进行水力联系，坑外配置紧急备用回水装置，在需要时启动，以保证坑外水位线平稳和周围环境的安全。

四、地铁工程施工技术管理的有效举措

1.施工精细化管理。第一，强化施工方案精细化管理，在方案规划过程中，一定要深入调查分析项目现场环境，根据具体实际制定科学的设计方案。此外，针对施工路段，使用的施工技术，一定要全面细化，使设计方案自身作用有效发挥出来，这样施工效率方可显著提升。在施工时，现场管理人员要结合设计方案科学施工，这样才能使设计方案有效落实得以保证。第二，强化超前预报隧道地质情况，对量测频率科学管控，在具体考察时，使数据精准性、科学性得以保证，这样才能对地铁工程施工起到积极的指导作用。

2.完善技术规范和相关制度。第一，施工技术规范进一步健全完善，在技术规范内，一定要对技术的操作关键点确切说明，这样可以对技术人员工作有效指导，实现有法可依、有法必依，这样才能使地铁施工质量显著提升。第二，强化会审图纸，在会审过程中，一定要制定科学的评审程序，同时在评审中参加的人员，一定要了解与掌握相应的标准，这样才能保证图纸与施工要求相符，唯有对图纸全面评审，方可在下一步施工过程中有效应用。第三，技术交底到位。在实施技术交底的过程中，必须以分级原则为依托，如此一来，方可保证工作人员均全方位了解这一技术，这样可以使工作人员效率显著提升。第四，强化技术档案管理，技术档案可以全面记录这一地铁工程的所有技术现状，从某种程度来看，可能使施工操作更加规范，同时对下一步地铁施工明确方向，这一资源是十分珍贵的，因此一定要强化管理技术资料与数据。

3.提升技术管理人员水平。现阶段，大多数地铁工程现场管理者大多以技术人员为主，不太了解管理，这是因为大多数人没有正确认识技术管理人员的责任与作用，技术管理人员不仅能够给予技术指导，还可以操作人员进行指导，同时还要会管理，可以对不同类型工作人员有效协调、组织，唯有如此，方可使团队作用充分发挥，才能使工作效率显著提升。倘若现场管理者只关注技术，不重视管理，则现场管理必然无序，施工人员间出现冲突时，不能有效解决，致使人多然而成果不多，工作效率受到严重影响，严重情况下，还会导致拖期情况出现。因此，现场管理人员一定要严格要求，在选择过程中，挑选出有着管理能力的技术人员，同时强化现场人员培训工作，使他们的管理水平得到显著提升，正确认识到现场管理过程中出现的不足，制定科学的解决措施，才能保证现场管理的有效性。

4.强化安全与质量意识。在地铁施工过程中，安全与质量意识是十分关键的。首先，强化安全管理，针对部分有着危险性的施工路段，一定要配置安保装置，尽可能使施工人员安全性得以确保，此外还要根据施工技术要求，对施工过程中可能出现的安全问题科学预测，制定科学的应急预案，尽可能使安全得以确保。其次，强化质量管理，加大宣传力度，使施工人员正确认识到质量管理的作用与价值，了解由于施工质量问题产生的不良后果，使施工人员能够警钟常鸣。再其次，强化现场管理者的培训教育工作，使他们能够掌握技术关键点与相关标准，这样施工人员才能了解上述技术，不会由于自身原因而造成严重影响。

5.施工监控量测与巡视。对于监控量测来说，它包括很多方面，不单要深入调查分析基坑支护体系，同时还要关注桩顶坚向位移以及水平位移，此外还要了解支撑内力情况，掌握地面沉降等具体实际。结合设计要求以及相关技术标准等，通过裂缝观测仪等仪器来完成量测工作。结合图纸要求来科学布置监控测设点，监测工作自开始一直到现在，要和施工进度保持匹配，结合设计标准、施工实际以及监测数据的改变情况，科学调整监测频率，使工程安全性得以有效保证。结合审批结束的施工监测方案，结合施工进度情况，收集、获取监测信息与数据，从而确保现场监测数据有效性、精准性，实施全方位的数据分析，从而有效保护与标识这些监测点。

五、结语

现阶段，统筹合建不同项目的设计概念和同期共建的建设方案已经在实践中得到了广泛的应用。将大型地下空间开发项目与地铁车站同步施工建设，不仅仅能够降低分别设计施工对项目工期和施工质量的影响，建成后还能够充分发挥轨道交通和商业区的配合作业，为市民生活出行创造便利。本文依托工程實例，结合施工实际，深入分析商业开发与地铁车站同步施工技术要点，希望所提内容能够为类似工程施工提供参考。

（作者单位：中铁十六局集团地铁工程有限公司）