浅埋暗挖上软下硬地铁车站施工方法探讨

范恩菠

（中铁二十五局集团第五工程有限公司山东青岛266100）

浅埋暗挖上软下硬地铁车站施工方法探讨

范恩菠

（中铁二十五局集团第五工程有限公司山东青岛266100）

浅埋暗挖上软下硬地质条件下的大断面暗挖地铁车站施工，目前已有的施工方法存在不足，本文通过青岛地铁同安路车站工法进行分析对比，并根据现场施工经验与地质情况，对现有工法的不足之处进行探讨并提出优化解决办法。

浅埋暗挖；上软下硬；地铁车站；施工方法；探讨

1　前言

随着我国经济社会的高速发展及城镇化建设的不断推进，城市规模的不断向外扩展，城市人口数量的急速膨胀与有限空间资源之间的矛盾日益凸显，从而带来城市交通越来越严重的拥堵问题。轨道交通工程是解决城市资源过度集中，人口规模过度庞大而导致地面交通压力增大，交通设施与有限的土地资源之间矛盾的最主要方法。随着城市的发展及地方财政能力的增强，各重点城市都争相发展地下轨道交通工程，以缓解日益拥堵的地面交通。地铁车站，作为人员主要聚散地，决定了其埋深浅，断面大的特点。目前较为成熟地铁车站浅埋暗挖的工法有多种，如“双侧壁导坑法”、“CRD工法”等但大多适用于较软弱地质，对于上软下硬岩层的地铁车站成熟的工法、工艺相对较少，因此，对上软下硬地质条件下的地铁车站施工技术有必要进行探讨研究。

2　浅埋暗挖岩层地铁车站的地质特性

青岛地铁2号线同安路站车站断面结构型式为单拱单跨双层型式。车站主体总长度228.5m，标准段结构总宽度19.6m，高度16.6m。结构覆土深度为9～11m，施工范围主要是在深圳路地面以下28m范围内。在这个范围内，根据青岛市建委推广的《青岛市区第四系层序划分》标准地层层序编号，依据地质钻探资料，本站共揭示8个岩土层，按地层由新到老、自上而下依次为第①层-杂填土、第①1层-素填土、第16○下层强风化花岗岩下亚带、第17○层中等风化花岗岩带、第18○层微风化花岗岩，岩层中夹杂有第17○4层碎裂状花岗岩、第18○1层微风化煌斑岩、18○2微风化花岗细晶岩。车站施工范围设置在强风化、中风化和微风化这几个层内。其中拱部设置于强风化中和中风化中，边墙设置于微风化中。这样就决定了其上软下硬的地质特性，在工法选择上拱部需以强支护为重点，边墙位置重点考虑控制爆破。

3　同安路站施工方法选择

根据地质条件，拱部围岩软弱需加强超前支护并采取分部开挖，考虑选用双侧壁导坑法或拱盖法施工。

3.1双侧壁导坑法施工

开挖采用双则壁导坑开挖，衬砌采用顺作法拱墙一次衬砌，其施工工艺见图1双侧壁导坑施工工艺图及图2双侧壁导抗施工工艺流程图。

3.2拱盖法施工

图1　双侧壁导坑施工工艺图

图2　双侧壁导坑施工工艺流程图

拱盖法施工是采用大拱脚的方式，先开挖上台，并将拱部衬砌施工结束后在拱部衬砌的保护下再施工下台阶的施工方法。其施工工艺见图3拱盖法施工工艺流程图。

图3　拱盖法施工工艺流程图

3.3双侧壁导坑法在上软下硬地质施工存在的问题

双侧壁导坑施工工法是一种典型的浅埋暗挖施工工法，属于新奥法的一个分支，以新奥法基本原理为依据。在开挖导坑时，尽量减少对围岩的扰动，导坑断面近似椭圆，周边轮廓圆顺，避免应力集中。工作原理是将大断面分割成若干个小断面，每个小断面独自闭合成环，环环相套，最终达到设计要求的断面，在大断面的浅埋暗挖地下工程中得大量的应用。其中间的临时支护体系采用I22工字钢支撑加上喷射混凝土井字支护体系，具有强度大，空间刚度大的特点，能有效的约束拱顶下沉和周边收敛，有效的控制地表沉降。对于不需要爆破作业或者对爆破控制要求不高的整体围岩较为软弱的地质情况，是比较适合的方法。

但该工法不适于本车站这种上软下硬的地质，由于车站下部为微风化的花岗岩，需要进行爆破作业。在核心岩柱下部分（图中阴影部分）开挖时，需要进行大量的爆破作业，此时左右两导坑已经开挖完，对核心岩柱而言，形成了临空面，对岩柱的爆破能量起到一个引导作用，爆破作业必然对临时支护造成破坏变形，爆破产生的能量通过临时支护对拱顶的初期支护产生向下拉的应力，造成初期支护与围岩剥离，甚至引起拱部的坍塌，见图4岩柱爆破参量传递示意图。

图4　岩柱爆破参量传递示意图

同理，CD工法，CRD工法也不适合于上软下硬地质的地铁车站工程施工。

3.4拱盖法施工的优缺点

根据车站所处地质条件，为最大限度地保护好围岩，充分利用围岩的自稳能力，形成压力拱，以减少衬砌厚度，降低造价，优先采用“拱盖法”施工，车站上半断面采用双侧壁导坑法施工，先开挖两侧洞再开挖中洞，然后施做拱脚托梁、扣拱部二衬；拱部二衬施做完毕后，下半断面纵向拉槽分层加放坡爆破开挖，开挖至基底后顺做剩余二衬结构。

从拱盖法的施工工艺可以看出，拱盖法是专门为上软下硬的地质而开发出来的一种工法，但工法本身在施工中还存在如下的一些问题：

（1）工艺要求对大拱脚处的开挖控制比较严格，爆破作业因围岩变化而存在一定不确定性，很难保证大拱脚处的岩体完整。

（2）防水是拱盖法最薄弱的环节，由于采用逆作法，在拱墙结合部位，是防水施工的重点与难点，此部分的防水处理需有效的解决方法。

（3）工进度较相对较慢，地铁车站施工不同于山岭隧道施工，弃碴及材料都要通过施工竖井进行运输，提升设备的提升能力及城市施工作业时间的限制在很大程度上制约了弃渣。拱盖法工艺导致了前期出渣量较小，提升设备运能闲置未完全发挥。后期下台阶施工虽然开挖快，但受提升能力的制约而进度无法加快，导致施工进度较慢。

4　现有施工工法的优化

经过综合对比同安路车站采用拱盖法施工，对于拱盖法的上述不足，根据以往施工经验结合现场实际提出以下优化措施：

（1）大拱脚开挖采取微差控制爆破，减小最大段装药量，特别是对围岩较差部分采取小炮开挖，最大程度保证拱脚围岩的完整性，变锁脚锚杆为锁脚锚管，采用φ42锚管注水泥浆的方法加固围岩较差部分拱脚处围岩，增加其强度及整体性使其满足拱盖法工艺要求。

（2）为防止下部开挖时对拱脚预留防水板的损坏，拱脚处预留凹槽将防水板置于其中并进行封堵保护，待下部开挖完成施工防水时，取出拱脚处防水板进行连接，最大限度保护防水板的完整性，保持车站整体防水的有效性。

（3）针对竖井提升对施工进度的制约，结合现场实际情况，本车站采取变更D出入口为施工斜井的方法，在控制施工成本的基础上，大大加快了车站出渣的效率，加快了施工进度，有效解决了竖井出渣的制约问题。

U455.4

A

1673-0038（2015）14-0207-02

2015-3-10

范恩菠（1985-），男，助理工程师，本科，从事计划合同管理工作。