广州地铁明暗挖结合车站设计特点

姚文峰

(中铁第四勘察设计院集团有限公司 武汉430063)

1 明暗挖结合车站概述

地铁车站的总体布局应符合城市规划、城市综合交通规划、环境保护和城市景观的要求，并应处理好地面建筑、城市道路、地下管线、地下构筑物及施工时交通组织之间的关系。目前国内在建或已建地铁车站的建筑布置形式，通常采用站厅、站台上下重叠的合建形式，需道路部分或完全封闭，采用明挖法施工，是一种适用面广而普遍采用的建筑布置形式。地下车站及区间隧道分布于城市的主要交通干线之下，在交通繁忙、建筑物密集地段，需要减少施工对地面交通的影响，此时可采用盖挖法施工，并宜铺设临时路面，采用盖挖顺作法(包括半盖挖顺作法)施工。对管线和房屋拆迁难度大、征地难度大的车站可采用大断面全暗挖施工，但是在水文地质条件很差，或受地下构筑物限制时，用全暗挖法修建地下车站困难大，风险也很大。采用明暗挖结合的方法施工，车站建筑布置灵活，施工期间对交通影响较小，工程费用相对低。

明暗挖结合车站有几种形式:两端明挖(或盖挖)+中间暗挖、两端暗挖+中间明挖、左线明挖+右线暗挖、一侧站厅明挖+左右线暗挖。一般典型明暗挖结合车站的特点是:站台隧道采用分离岛式布置，明挖站厅设在车站两端、中部、一侧、两侧或站台上部，两者通过扶梯斜通道直接连接，暗挖洞室群为相互平面交叉。

2 车站特点

2.1 广州地铁6号线一德路站

一德路站位于一德路和海珠南路交会处，沿一德路大致呈东西走向，其西北侧是24层的玩具批发城，南面是22层的山海城，西南是一德西路小学及礼品批发市场，车站西面是新建的儿童公园。车站周围建筑密集，建筑质量普遍较差，且多为商铺。车站总平面图见图1。

图1 一德路站车站总平面

一德路站处于商业繁华地段，车流量大，行人多。一德路和海珠南路均为单行道，其中一得路现状道路宽15 m，规划道路宽35 m，交通较为繁忙;地下管线较多，有排水管、给水管、电力、电信管等，但管线埋深均在地下3 m以内，对车站埋深影响不大。埋深最大的是直径800 mm的排水管，埋深为2.25 m;与一德路站相连接的两端区间，采用盾构施工，由于拆迁无法按时完成，车站的设计为先施工暗挖站台部分，为盾构先期通过车站创造条件。由于沿一德路骑楼不能拆迁，所以只能在一德路后面做站厅，在一德路下面做暗挖站台部分。

车站布置于海珠南路和一德路交会处附近。为明暗挖相结合，在平面上为分离岛式车站。车站明挖部分为明挖主体和明挖附属两个部分，其中主体为地下3层，地下1层为站厅层，地下2、3层为设备层，地下2层主要为变电所设备室和部分管理用房;地下3层为交通转换厅，乘客在此通过暗挖的人行横通道下行到站台层，同时本层也是通风、电缆的转换层。

车站明挖部分外包总长为61 m，标准断面宽度为18 m，线间距为26 m，顶板覆土厚度为3 m，有效站台中心轨面埋深为29.88 m，暗挖站台标准段宽度为32.5 m。

车站暗挖部分由2层24个空间立体交叉的洞室群组成，每个隧道洞室均为单洞，断面有曲墙马蹄形、直墙拱顶、矩形结构3种形式。隧道支护均为复合式衬砌，采用全包防水层。其中人行横通道、机械风道、消防通道、排热风道和活塞风道下穿一德路临街骑楼(见图2)。

图2 一德路站车站暗挖站台纵断面

2.2 广州地铁6号线海珠广场站

海珠广场站是6号线与2号线的换乘站，位于海珠广场北侧，起义路、—德路、泰康路的交叉口位置，交通繁忙;站位北侧为广州市解放纪念碑、广州宾馆、广东省展览馆以及沿街的商业骑楼;站位南侧为海珠桥、海珠广场东广场;站位以西为海珠广场西广场、2号线海珠广场站;站位以东为五金批发市场、泰康城广场和华夏大酒店等。车站场地地貌为珠江三角洲冲积平原，地势低平，距离南侧的珠江约180 m。

车站呈东北—西南走向，车站总长94.4 m，站台宽3.5 m，有效站台长度为72 m，车站为分离岛式，左右线间距为26 m，轨面埋深约为33.5 m，顶板覆土厚度约为3.0 m。车站采用明挖与暗挖相结合的施工方法，即3层明挖+站台层暗挖、东端局部5层明挖，车站明基坑长66.6 m，明挖基坑采用连续墙作为围护结构。车站设置2个地面出入口、1个站厅层换乘通道和1个站台层换乘通道(见图3)。

车站站台层暗挖隧道、横通道、竖井、斜通道采用喷锚构筑法施工，各部分大体情况如下。

1)纵向平行的2条站台主隧道:线路平面主要为直线，隧道采用双洞马蹄形断面，拱顶埋深约为26.22 m，距离明挖结构底板约为4.62 m，左右线隧道净间距14.1 m;扩大段左右线隧道净间距约为10.9 m(见图4)。

图3 海珠广场站车站总平面

图4 海珠广场站车站纵断面

2)横向平行的3条横通道:1号横通道、2号横通道、3号横通道(从左到右)，3条横通道连接左右线站台主隧道，断面均为带仰拱的直墙拱形断面。

3)左右线隧道之间的电梯竖井及电梯下人行通道:电梯井位于车站西端，通向站厅层，其断面形式为矩形，人行通道采用带仰拱的直墙拱形断面。

4)左右线隧道之间的扶梯斜通道及扶梯下人行通道:扶梯斜通道位于车站中部，连接负3层和站台层，采用马蹄形断面，斜通道下方设置人行通道。右线站台隧道设置扶梯清扫通道，与扶梯斜通道连通。

3 车站施工关键技术

一德路站先施工暗挖站台隧道，后施工明挖结构及穿越骑楼的暗挖隧道。右线临时施工竖井位于山海城的西面广场，其功能是开挖左、右线站台隧道，完成后要回填施工竖井。竖井只有初期支护，竖井结构采用锚杆+钢筋网+格栅钢架+喷射混凝土组成的联合支护。车站暗挖隧道由多条相邻隧道并列交叉组成，在设计中除要考虑单体隧道自身的稳定性外，还要充分考虑群洞效应，通过对主体隧道与斜通道不同的施工次序分析，确定先施工右线站台隧道、再施工横通道，然后施工左线站台隧道的施工顺序，机械风道、人行通道、消防通道、排热风道、活塞风道等明挖结构施工完成之后，从明挖站厅向暗挖站台方向施工，此方案无论对隧道施工的稳定性还是相互影响的程度及对地面沉降的控制等方面均具有优势。

一德路站临街骑楼主要为解放前兴建的老旧建筑物，房屋结构主要为砖混或砖木结构，部分多次改建或加高，并且其基础主要为天然或木桩基础，施工保护困难。车站开工后施工单位即委托具有房屋鉴定资质的单位对受施工影响范围内的房屋进行现状鉴定，根据鉴定报告分析，一德路站施工期间即使在设计、规范允许范围内的微小振动及沉降都可能对部分骑楼造成影响。

原方案明挖基坑距离骑楼比较近，在施工明挖基坑前，对临街骑楼进行拆除，并对设计方案进行了优化，明挖3层站厅改为明挖2层，站厅面积扩大，骑楼在车站完工后复建。对暗挖洞室位置及尺寸进行了调整，原活塞风道与排热风道合并为一个洞室，机械风道从站台隧道上方移至下方。消防通道与扶梯通道原设计方案采用大管棚+洞内袖阀管加固及CRD法(交叉中隔墙法)支护，在施工大管棚过程中，发现了大量的涌水涌砂。后改用地面分期加固方案，一共分三期进行加固，先加固区域外侧双排旋喷桩止水帷幕，再加固里侧旋喷桩。从加固的效果来看，受动水的影响，淤泥层地质旋喷桩加固效果较好，而砂层效果较差;受地下管线影响，管线投影下方的地层无法加固到位，存在加固盲区。在一期地面旋喷桩加固的基础上对两通道采用二重管无收缩WSS工法(二重管无收缩双液注浆)(A、B或C液)进行洞内地层注浆加固，加固范围为:通道开挖轮廓线以外5.0 m。一德路站扶梯斜通道拱顶处于强风化泥质粉砂岩层，采用WSS注浆工艺加固，在施工过程中，加固范围上方的800、300给水管出现严重漏水情况，导致加固效果不明显。出于对施工安全性的考虑，扶梯斜通道由全暗挖改为明暗挖结合工法。原明挖风亭所在位置的3层建筑不能拆迁，明挖风亭向东侧移动约47 m，在原施工竖井处增设出入口。一德路站方案调整后的剖面图见图5。

图5 一德路站方案调整后的剖面

海珠广场站距离珠江较近，地下水丰富，地层主要为中风化粉砂质泥岩，岩体裂隙发育，稍破碎，浸水软化，两侧站台隧道的开挖断面大，且与中间人行通道的净距较小，位置关系复杂，为控制地面沉降和减少隧道先后开挖的相互影响，隧道开挖采用控制爆破技术，施工方法采用CRD法、CD法(中隔墙法)或CD法+台阶法，并在小间距位置注浆预加固(见图6)。隧道开挖后应及时支护、封闭成环，使支护与围岩共同形成联合支护体系，抑制围岩过大变形。隧道变形稳定后，方可拆除临时支撑，拆撑长度根据现场临时支撑轴力监测等隧道监测数据确定，以确保拆撑时隧道和周围建筑物的安全。

图6 海珠广场站暗挖断面接近夹持土处理

车站站台层隧道利用5层明挖基坑进行开挖，主要施工步骤为:开挖左右线站台主隧道;开挖3号横通道;开挖2号横通道;开挖1号横通道、扶梯清扫通道;利用2号横通道开挖电梯下人行通道，利用明挖基坑开挖电梯井;利用2号横通道开挖扶梯下人行通道，利用明挖基坑开挖扶梯斜通道;利用1号横通道开挖站台层换乘通道。

车站隧道初期支护均采用格栅钢架，格栅钢架具有制作安装快、节省成本、施工速度快、安全效果优等优点，在暗挖法隧道中得到了广泛应用。格栅钢架的刚度随着喷射混凝土强度的增加而增大，可通过调整喷层厚度和纵向拱架间距等方式来调整，以适应不同的地层，表现为先柔后刚，与围岩刚度匹配，防塌、限沉效果突出。

暗挖法隧道造价高于明挖隧道，施工风险较大，但是与明挖法相结合，往往能够取得不错的经济效益，例如海珠广场站因要与广州地铁2号线换乘，2号线海珠广场站为3层，6号线海珠广场站线路埋深很深，在明挖地下约5层的深度，采用矿山法隧道施工站台隧道，可有效减少明挖基坑深度，同时节约投资。

4 车站建成后的实际使用效果

目前，6号线海珠广场站与一德路站均已投入使用，海珠广场站站厅宽敞，换乘方便，使用功能合理，形式新颖、实用，站厅与站台均有换乘通道与2号线海珠广场站换乘，站厅有垂直电梯直达站台，2个地面出入口吸引客流良好，建成投入1年多来得到了业主和广大乘客的好评，也得到了轨道交通界专家的推崇和认可。一德路站明挖站厅位于暗挖站台一侧，不能设置站厅直达站台的垂直电梯，仅能通过扶梯斜通道与站台相连，目前仅开通1个出入口和1个临时出入口，且都位于一德路北侧，吸引客流效果不好，受拆迁影响，活塞风道和排热风道暗挖段长度达到约76 m，通风效果不好。海珠广场站与一德路站仅有一组公共区域的楼扶梯，暗挖扶梯斜通道风险较大，通行能力稍差。

5 结语

立体交叉洞群车站的建筑结构形式，先在广州地铁小北站中应用，然后在广州地铁6号线一德路站、越秀南等站应用。采用分离岛式明暗挖结合的车站有广州地铁2号线江南西站、广州地铁5号线火车站、广州地铁6号线海珠广场站等，虽然这些车站是在广州特有环境和地质条件下建成的特殊形式的车站，但其设计理念正在逐步推广应用。广州、北京等城市新建地铁工程中相继出现了不少类似的车站。地铁车站的建筑结构形式，具有不确定性、多样性和灵活性的特征，应在因地制宜的前提下，结合站址周边环境，进行多方案的技术经济比选，提出经济、合理、可行的地铁车站建筑结构形式。在特定的环境下，明暗挖结合车站不失为一种合理的选择。

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