大连地铁2号线师范大学站工法选择

蔡厚强

(中交第二公路勘察设计研究院有限公司　武汉　430056)

大连地铁2号线师范大学站工法选择

蔡厚强

(中交第二公路勘察设计研究院有限公司武汉430056)

摘要以大连地铁2号线师范大学站为例，介绍城市地铁施工常见的几种工法，系统分析各自优缺点，并结合本站的周边环境、地质水文条件进行综合比选，确定合理工法，使施工安全可靠，保证施工工期质量，降低工程成本。

关键词暗挖法拱盖法PBA工法

目前，在地铁车站建设过程中多以传统的明挖法为主，但是明挖法对城市交通、管线影响较大，给城市居民生活带来诸多不便，社会影响不好。而暗挖法可以避免上述弊端，并且在北京、大连、青岛、厦门等城市已经多次成功应用。本文主要分析如何在保证工程安全的前提下，通过合理选择工法，减少对社会影响来达到工程要求。对类似工程设计、施工和经济比较具有重要意义。

1工程概况

大连师范大学站站台计算长度中心里程CK19+323.433，起讫里程CK19+217.633～

CK19+387.833，车站外包总长170.2 m，线间距13 m。为2层地下站，岛式站台，站台计算长度中心处轨面高程-6.500 m。路面标高为19.110~22.897 m，顶板覆土厚为11.34～14.79 m，底板底面高程为-9.67～-9.09 m。

(1) 站位周边交通状况。师范大学站位于辽宁师范大学正门、黄河路与兰青街、兰秀街交叉路口，在黄河路上呈东西向布置。黄河路双向6车道，上下行2幅车道有一定高差，靠近东端处最大高差达1.5 m，车站东北角有大连市公共电车公司黄河路停车场。黄河路现状道路宽约26 m，规划道路宽45 m，交通流量大。

(2) 周边建筑物情况。师范大学站南侧为辽宁师范大学、黄河路北侧由东向西依次是大连市电车公司黄河路车场、兰秀小区和中国邮政储蓄所辽师邮政所。

(3) 地下管线情况。师范大学站地下管线较多，主要为沿黄河路分布的电力管、电信管、给水管、排水管等，对车站影响较大的管线为DN700的给水管(埋深2.24 m)及DN750污水管(埋深3.15 m)。

(4) 工程地质与水文地质。地貌为剥蚀残丘，主要地层为第四系人工堆积层、第四系上更新统冲洪积层碎石层、青白口系细河群桥头组石英岩夹板岩。

本场地地下水按赋存条件主要为孔隙水及基岩裂隙水。孔隙水主要赋存在素填土层中，基岩裂隙水主要赋存于强风化及中风化板岩中。本次勘察期间稳定地下水位埋深1.50～5.00 m，水位高程15.88～21.91 m。地下水总的径流方向为由北西向南东。地下水的排泄途径主要是地下径流及大气蒸发。主要补给来源为大气降水。

2常见施工工法比选

目前国内地铁车站施工较为成熟的方法有明挖法、盖挖法和暗挖法，针对本站具体情况，各方法归纳特点见表1。

表1　车站常用施工方法比较表

由表1可见，在有条件进行交通疏解和能够进行管线改移的情况下，应优先选用明挖法或盖挖法施工，其次是暗挖法施工。由于师范大学站双向车道地面高差较大，交通繁忙，车站采用明挖和盖挖法对师范大学站交通影响较大，且管线较多，搬迁难度较大，而且车站全部处于中风化岩层中，地质情况较好，因此车站推荐采用浅埋暗挖法施工。

目前，暗挖双层车站常用的施工方法有PBA法、拱盖法、中洞法等几种工法，各种工法特点比较见表2[1-2]。

表2　暗挖施工工法比较表

由表2可见，3种工法各有其优缺点，且都有成功实施的先例，也都有一定的不足。

PBA 法即洞桩法(见图1)，该方法的施工顺序是先在起拱线附近开挖导坑，利用导坑施工钻孔桩和桩顶纵梁，开挖上半断面(采用环形开挖)进行拱部衬砌，最后开挖其余部份完成底板和边墙衬砌。

图1　PBA工法断面

师范大学站顶面中风化石英岩夹板岩厚度6 m以上， PBA法在此地层中无需设边桩，但导洞与顶梁施工周期过长且临时支护废弃量过大，增加了本站的造价。

中洞法(见图2)是修建浅埋暗挖隧道常用的方法，但首先开挖中间导洞，在中洞较大空间内自下而上完成基础、立柱、中隔板、顶梁和中拱，使之在中洞内形成一个庞大的刚体顶住上部土体。用正台阶法或CRD法完成两侧洞开挖支护和二次衬砌。但在拆除临时撑浇筑二次衬砌时风险大，地表扰动大，安全性稍差。但考虑到师范大学岩面主要为岩石，可使用无柱单跨结构。中洞法无柱断面在空间使用上较为宽敞，对通风等较好，且在总体造价上也有优势。

图2　中洞法断面

拱盖法(见图3)首先开挖两侧导洞浇筑大拱脚梁，后对中部岩柱开挖留核心土施做上部的初支和拱部二衬，在拱部二次衬砌的保护下大断面开挖下部土体，然后顺做二衬结构，本工法具有对地面扰动较小、风险可控、下部大断面开挖速度快、临时支护少、工序转换少等优点。

图3　拱盖法断面

结合本站站址的地质情况，车站埋深范围内主要围岩为中风化板岩，岩层情况较好、地下水不发育，故最终推荐采取拱盖法施工。

3计算分析

暗挖车站施工不可避免会引起车站上方一定范围内地面出现沉降。在软弱岩层中施工暗挖车站，出现地面沉降的主要原因是暗挖施工引起车站周围土体的损失和地下水位下降引起的土体固结沉降。暗挖车站，应事先计算并在施工过程中控制地面沉降值，以保证车站上方管线及建筑物的安全。

(1) 计算模式。采用平面有限单元法，考虑地层与衬砌共同作用。

(2) 计算断面的选取。选取车站计算站台中

心里程处断面作为计算断面。

计算资料显示，车站施工完成后，地面最大沉降计算值为19.0 mm。

由于临近建筑物距线路较远，地下管线埋置较浅，大多距主体线路距离较远，基本不受矿山法施工影响。根据以往类似地层的施工经验，如果不进行地层加固，施工引起的地面沉降会对上部建筑造成一定影响，但不会危及其安全。因此，在施工通过地上建筑时，应加强地面监测，同时要跟踪注浆。控制地表沉降最大不超过30 mm。

4结语

目前本站主体施工已经基本完成，总结发现拱盖法对地面沉降控制效果良好，施工安全性高，值得在类似地质条件及场址推广。具体经验如下：

(1) 施工前必须调查清楚管网名称、直径、材质、接口、年代、流量与结构的关系，以便采取改移、导流、加固周边土体等措施。

(2) 浅埋暗挖隧道以格栅(或其他钢结构)和锚喷作为初期支护手段，遵循“新奥法”大部分原理，按照“十八字”原则(即管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测)进行隧道的设计和施工。

(3) 浅埋暗挖技术从减少城市地表沉陷考虑，还必须辅之与其他配套技术，如地层加固、降水等。从工程条件出发，还必须熟悉在不同条件下的马头门开挖，断面变化地段(诸如扩大、爬高、转弯等)开挖，由明挖进入暗挖的破桩，分部开挖完成及自下而上的二次衬砌前的“托梁换柱”，实现“力的转换”以确保安全等诸多关键技术。

(4) 浅埋暗挖必须无水作业，倘若带水操作必然导致豆腐渣工程。经验表明十次坍塌九次与地下水有关。因此，一般情况必须事前进行地表井点降水。同时探明地质构造内有无地下水囊，从而采取相应措施，防止水囊内积水流入洞内，危及施工安全。

(5) 初支背后有空洞是公认的事实，因此必须以梅花形布置注浆孔注浆填充，一般注普通水泥砂浆即可，也有注水泥、白灰和粉煤灰浆液的。初支在封闭成环后，背后注浆应予跟上。

二衬背后也需注浆，因为泵送二衬混凝土收缩后拱背是平的，与初支有缝隙，需用同等级砂浆填充使之密贴。

参考文献

[1]白效忍.城市地下工程的新浅埋暗挖法[J].铁道工程学报,1995(3)：115-121.

[2]王暖堂,陈瑞阳,谢 菁.城市地铁复杂洞群浅埋暗挖法施工技术[J].岩土力学，2002(2)：209-212.

收稿日期：2015-03-15

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.03.048