地铁车站附属工程暗挖施工技术研究

李 宁

（中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京 101100）

0 引言

城市轨道交通附属工程暗挖施工时，受到多种因素的影响，施工技术难度大，安全风险高。为避免暗挖施工对既有结构产生影响，须采用科学合理的工法与施工技术，严格执行施工工艺，加强各个环节的控制，最大限度地减小对地层的扰动，以保证暗挖施工的安全与质量[1-2]。本文以呼和浩特地铁2号线五里营站附属工程为研究对象，对地铁车站附属工程暗挖施工技术进行研究。

1 工程概况

呼和浩特地铁2号线五里营站共设5个出入口，3组风亭，由于二期交通疏解的影响，1号风道及1、2、5号出入口过街段均采用暗挖法施工。1号风道暗挖段长度为26m，宽度为8m，标准段高度为5.7m；1号出入口暗挖段长度为22.1m，宽度为7.3m，人防段宽度9.1m，标准段高度5.4m；2 号出入口暗挖段27.1m，宽度为7.3m，人防段宽度9.1m，标准段高度为5.4m。

2 地铁车站附属工程暗挖施工

2.1 暗挖施工工序

（1）五里营站1、2号出入口及1号风道CRD法施工工序。

暗挖段开挖施工前，首先要对暗挖区域开展洞内帷幕注浆加固施工。为确保暗挖施工安全开展，需使用Ф 89钢管注入水泥和水玻璃双液浆，同时也要对地铁车站附属结构顶部进行超前小导管施工，并进行超前注浆加固；待注浆加固完成后才能开挖。

首先对附属工程左上角的洞室进行开挖，开挖时预留核心土并支架钢格栅与中隔壁。初支施工时对墙脚和侧壁分别使用Ф42锁脚锚杆与系统锚杆进行加固，接着进行挂网喷射初支混凝土，并对初期支护背后及时进行注浆[3]。然后进行左下方洞室开挖，开挖时预留核心土并支架钢格栅与中隔壁，支架时对侧壁使用系统锚杆进行加固，接着挂网喷射初支混凝土，并对初期支护背后及时进行注浆；再进行右上方洞室的开挖施工，方法同左上角的洞室开挖；最后进行右下方洞室的开挖施工，方法同左下方洞室开挖。初支结构全部施作完毕后，拆除中间横撑先施工左侧洞室内衬结构，跨中悬挑结构顶板采用临时支撑结构进行支撑，顶底板跨中处预留钢筋接驳器，做好与另一侧后浇内衬结构的接驳条件，跨中顶板下缘主筋采用Ф25@100进行补强。待左侧洞室内衬结构施工完毕后，保留跨中临时支撑，结合现场监测控制变形，分段拆除中隔壁施作右侧洞室一侧内衬结构，拆除间距通常控制在3～5m 一段。接下来就是防水层的敷设，钢筋绑扎，支模浇筑混凝土，使其及时形成封闭结构[4]。跨中临时支撑的拆除需要等内衬结构全部达到设计强度后才可进行，最后是完成内衬施作。CRD法纵向施工布序图见图1所示。

图1 CRD法纵向施工布序图

（2）五里营站5号出入口台阶法施工工序。

暗挖段开挖施工前，首先是对暗挖区域展开洞内帷幕注浆加固以及超前小导管施工，加固方法同CRD加固方式，待注浆加固完成后才能进行开挖，开挖上台阶洞室并预留核心土，施作初期支护及横撑，墙脚处打设锁脚锚杆加固角部。采用打设系统锚杆的加固方式对侧壁进行加固施工，并进行挂网喷射初支混凝土，施工时初期支护背后注浆要及时进行；然后进行下台阶洞室的开挖，施工方式与上台阶洞室相同，待上下台阶洞室初期支护施工完毕后，控制在3～5m 一段拆除横撑。接着施作内衬结构，敷设防水层，绑扎钢筋，支模浇筑混凝土，使其及时形成封闭结构，完成内衬施作。台阶法纵向施工布序图见图2所示。

图2 台阶法纵向施工布序图

2.2 暗挖施工技术要点

（1）马头门施工。马头门开洞范围顶部需要布设超前小导管，超前小导管的设置方式是长度为4.5m双排Ф 42 超前小导管，设置角度范围控制在10°～30°之间，间距（环×纵）为0.3m×1.0m。马头门破除施工时，围护桩体混凝土不能够一次性全部破除，一定要逐根分段破除，破除顺序是依照开挖顺序各导洞分别破除。马头门破除施工特别注意的是要确保地铁车站明挖段主体结构及侧墙浇筑达到设计要求强度后进行。

（2）半断面注浆加固。在附属工程暗挖段开挖施工前，施工人员首先对暗挖区域进行洞内帷幕注浆加固，根据施工要求加固宽度由地铁车站附属结构外轮廓线外扩2m。使用Ф89钢管进行洞内帷幕注浆，注浆材料为水泥和水玻璃双液浆，注浆配比及压力结合现场试验确定，初步拟定水泥：水玻璃双液浆配合比为：水泥:水:水玻璃=1∶1∶0.14；注浆压力控制在0.3～0.5MPa，浆液注入率20%。水玻璃在使用前需加水稀释到20°Bé～35°Bé备用，搅拌一定要均匀。注浆原则为先四周后中间，由下向上进行，注浆施工时压力达到设计终压后还需继续注浆10min以上才能结束注浆。注浆完成后，注浆管拔除回收。注浆区域端部采用止浆岩盘封堵防止漏浆，沿掌子面布置Ф6@150×150 单层钢筋网片，喷射200mm厚C20混凝土进行封闭，利用潜孔注浆加固形成2m厚的止浆岩盘。

（3）土方开挖。开挖方法为人工开挖，为最大限度减小对地层的扰动以确保施工安全，附属工程开挖施工时进尺一定要小于0.5m。严格执行“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的原则。开挖过程中各分块洞室开挖时均采用预留核心土法开挖，核心土长度控制在1～1.5m，同时各导洞之间错开距离控制范围为5～7m，附属工程开挖过程中，施工技术人员必须严格按照要求组织好各洞室的施工顺序[5]。

（4）格栅钢架的安装。格栅架设施工时严格依照控制中线进行，格栅顶部高程控制依照设计文件要求的拱顶标高，同时确保格栅的支距符合要求。格栅钢架的架设一定要稳固，上台阶钢架安装完成后，为保障钢架的安全与稳定，在拱角以上30cm 采用I22b工字钢加设临时钢支撑，控制好格栅钢架安装的间距并确保符合要求。按照设计文件要求施作前后榀格栅钢架间内外两侧用C22钢筋纵向拉接牢固，纵向连接钢筋长度与拉筋环向间距分别为0.75m、0.5m，内外交错布置，焊接时确保与格栅钢架主筋牢固连接。格栅钢架拱脚要确保稳固并落于实处，施工不会发生下沉现象。及时打入锁脚锚杆并与格栅焊接牢固，锁脚锚杆样式为长2.5m的Ф42钢管，格栅节点就位后，帮焊同强度钢筋。

（5）网喷混凝土与初支背后注浆回填。初期支护中喷射混凝土使用泵式喷射机湿式喷射C30早强混凝土，喷射厚度为30cm，喷射混凝土施工时要分层施工，每层厚度要控制在5cm之内。施工时要进行钢筋网挂设，钢筋网采用Ф6 盘圆，双层（临时支护单层），网格尺寸为150mm×150mm，搭接长度20cm。当一定长度的初期支护闭合成环后，及时对初支背后进行水泥浆压注[6-7]。注浆时与封闭成环掌子面的距离要大于5m，填充注浆紧跟开挖掌子面，上层导洞开挖完成后，方可进行初支背后回填注浆，施工人员需要等注浆完成后才能进行下层导洞开挖。

（6）防水与支架模板体系。附属工程暗挖二衬结构采用全包防水做法（见图3所示），采用1.5mm单面粘合高分子自粘胶膜（非黑色）预铺防水卷材（YPS1.5mm-GB/T 23457-2009）。

图3 防水施工工艺示意图

附属工程支撑模板使用的材料为木模竹胶板；其支撑体系采用碗扣式脚手架（见图4所示），施工所用钢管类型为Ф48×3.5mm 钢管。立杆的水平步距（1.2m）、纵向步距（0.9m）、横向步距（0.6m）。

图4 模板系统示意图

（7）混凝土施工。车站附属工程出入口二衬结构采用C30P8 防水混凝土，初支做完后统一浇筑二衬结构，分3个单元浇筑施工，混凝土施工顺序：底板→侧墙→顶拱。顶拱浇筑分别在顶部设置4～5个浇筑孔，分3个单元浇筑，每个单元8m左右，浇筑过程中首先从两侧向中间轮流浇筑，待浇筑快完成时，封堵其他浇筑孔，利用压力作用填满浇筑单元剩余空间。侧墙混凝土浇筑时，纵向2m，横向2m预留浇筑孔，在浇筑时振捣均匀，浇筑完成后封闭该预留孔（见图5所示）。

图5 混凝土浇筑示意图

混凝土浇注过程中，底板混凝土浇筑方法为纵向分层浇注（分层厚度30cm）。在底板混凝土浇筑阶段用插入式振捣器进行振捣，振捣过程中振动棒各插点要均匀排列，插点间距要控制在500mm之内，施工人员一定要快插慢拔，在振捣上一层混凝土时一定要把振动棒插入下层50mm左右。侧墙及顶拱浇筑混凝土时对称分层浇注,在侧模顶端及顶拱中部留浇注口及振捣口。使用附着式振捣器与插入式振动棒相结合的方式进行混凝土振捣，插入式振动棒使用方式与上述方法相同，附着式振捣器布置间距为1m，待侧墙混凝土强度达到设计要求后，才能浇筑与侧墙连成整体的附属结构顶拱顶梁。

3 结束语

在呼和浩特地铁2号线五里营站附属工程中，车站出入口、风道的暗挖施工采用了CRD法与台阶法开挖，加强了初期支护，且按照分部开挖、短掘进的施工方法，缩短了开挖步距，化大洞室为小洞室，各洞室初支（格栅钢架+锚杆+钢筋网片+喷射混凝土）及时封闭成环，形成结构，并进行二衬混凝土浇筑。实践证明，该车站附属工程暗挖施工能够确保施工安全与施工进度，施工质量效果较好，其施工方法值得推广使用。