谈超深超大断面地铁车站施工要点

姚 杰 张国强 于金龙

(中铁六局集团有限公司，北京 100036)

谈超深超大断面地铁车站施工要点

姚 杰 张国强 于金龙

(中铁六局集团有限公司，北京 100036)

重庆轨道交通十号线红土地站、鲤鱼池站属超深超大断面地铁车站，通过采用大断面隧洞的双侧壁导坑法、施工通道转换段的扇形断面扩挖法、合理确定车站出入口开挖时间、漏渣法开挖通风竖井，既保证了车站施工的安全、又节约了施工成本，同时也缩短了施工工期，这些施工要点可在同类地下工程的施工中推广应用。

超深，超大断面，地铁车站，施工要点

0 引言

重庆轨道交通十号线红土地站埋深达95 m，是中国目前最深地铁站，鲤鱼池站埋深76 m，仅次于红土地站。红土地站、鲤鱼池站隧洞开挖净空高度约22 m，净空宽度约26 m，属超深超大断面地铁车站。查阅相关文献，文献[1]对大断面隧道锚杆设置作了优化分析，文献[2]对双侧壁导坑法施工的大断面隧道作了稳定性分析，文献[3]讨论了在深埋隧道施工中保护围岩的方法，文献[4]讨论了二郎山特长深埋隧道通风斜井反井法施工技术，文献[5]讨论了深埋隧道竖井施工技术。

由于埋深较大，不仅围岩压力大，而且施工通道出入口坡度陡，风井施工风险高；由于断面尺寸大，支护衬砌前容易发生围岩破坏。针对此，中铁六局集团有限公司红土地站、鲤鱼池站项目组科学分析，创新工艺，合理设计施工开挖步序，保证了车站施工的安全、经济，施工要点分述如下。

1 大断面隧洞的双侧壁导坑法

由于隧道断面大，围岩类别为Ⅳ，隧道开挖时必须严格采用双侧壁导坑法，施工步序如图1所示,即先分别按序开挖两侧的1，2，3部分，预留中间的核心岩体，待超前支护锚杆施工完毕，再顺序解除4，5，6部分。

通过采用双侧壁导坑法，保证了大断面隧洞开挖时岩体的稳定性。

2 施工通道转换段的扇形断面扩挖法

传统的隧道开挖时，施工通道转换段常采用门型转换爬坡法，针对红土地站、鲤鱼池站超深的特点，采用Midas-GTS(NX)分别建立施工通道进入车站的门型转换爬坡法、扇型转换扩挖法三维有限元分析模型，分析两种方法施工过程中转换段施工力学行为和安全施工技术。有限元分析结果表明在施工通道转换段开挖过程中运用了扇形断面扩挖法进行施工，相较传统的门型转换爬坡法而言，能有效控制转换段的拱顶沉降和拱腰位移，也就是做到了在隧道开挖的安全性方面有了保障。此外，由于红土地车站和鲤鱼池车站采用了扇形断面阔挖法施工，仅在转换段施工这一个方面就有效节省工期数10 d，为隧道施工带来很好的工程效益。

3 车站出入口开挖时间的合理确定

由于埋深超大，红土地站和鲤鱼池站出入口是58%坡度的陡坡隧道，只能采用仰角五级或四级爬升台阶法施工。为加快施工进程，需要合理确定出车站出入口开挖时间。考虑到深埋地下车站大坡度出入口暗挖隧道和车站交叉断面的应力集中和施工的复杂性，利用Midas-GTS(NX)建立了重庆市轨道交通10号线红土地车站大坡度出入口和车站交叉段的三维有限元计算模型，分析了由车站向出入口施工过程交叉口处围岩—初期支护结构的应力、位移特征及交叉段的稳定性。施工过程中采用的车站双侧壁导坑法1步～3步开挖完成后即进行车站出入口的开挖步序是合理可行的，比车站采用双侧壁导坑法开挖完成后再进行出入口的开挖具有优越性，既保证了车站与出入口交叉段的稳定性，又实现了开挖步序和支护结构的连续性(不破坏车站的支护结构)，也节约了施工时间，提高了进度。

4 通风竖井的漏渣法开挖

由于车站埋深超大，通风竖井开挖深度也超大，如红土地站3号风井开挖深度达91 m，风井和通风道交叉段应力水平高，施工风险较大。通风竖井的开挖方法通常包括漏渣法和顺序开挖法。

为研究两种方法的优劣性，利用Midas-GTS (NX)建立超深地铁车站通风结构——风井和通风道1交叉段三维有限元计算模型，分析漏渣法和常规顺序开挖法施工对风井和通风道交叉段围岩稳定性的影响。分别对开挖过程中围岩及支护结构位移、围岩和支护结构应力及围岩塑性区特征进行了分析。数值模拟结果表明漏渣法和顺序开挖法得到的围岩和支护结构的位移均在安全范围内，但在支护结构应力方面，两种开挖方法得到的局部最大拉应力值均超过混凝土的极限抗拉强度，局部混凝土有拉裂破坏的可能。漏渣法得到的数值模拟结果除围岩的主应力外其他方面均比顺序开挖法要大，风井和通风道的交叉断面和通风道转弯断面处围岩和支护结构的主应力值均比其他断面要大，且塑性区也主要集中在交叉断面，说明应力集中现象在这两个断面较明显，施工时应特别注意应力集中带来的不良后果，加强监测和防护。

虽然漏渣法比顺序开挖法对围岩的局部扰动更大，但均在安全允许范围内。漏渣法在实际施工时比顺序开挖法方便快捷，渣石直接由自卸汽车从通风道运输出去，避免了顺序开挖法从风井中垂直提升带来的更大风险，节约了时间，降低了造价。因此，在风道施工完成的条件下通风竖井的施工选用漏渣法具有更大的工程优势。

5 结语

前面从大断面隧洞开挖的双侧壁导坑法、施工通道转换段的扇形断面扩挖法、车站出入口开挖时间的合理确定、通风竖井的漏渣法开挖等四个方面，对重庆轨道交通十号线红土地、鲤鱼池站的施工要点作了浅谈，通过严格把握这四个施工要点，既保证了车站施工的安全、又节约了施工成本，同时也缩短了施工工期。这些施工要点可在同类地下工程的施工中推广应用。

[1] 郑俊杰,刘秀敏,欧阳院平，等.大断面隧道锚杆设置的优化分析[J].地下空间与工程学报,2009,5(2):341-346.

[2] 高 峰,谭绪凯.双侧壁导坑法施工的大断面隧道的稳定性分析[J].重庆交通大学学报,2010,29(3):363-366.

[3] 刘晓梁,史天亮.在深埋隧道施工中如何体现保护围岩的理念[J].山西建筑,2009,35(26):308-309.

[4] 宋志荣.二郎山特长深埋隧道通风斜井反井法施工技术[J].现代隧道技术,2017,54(2):202-206.

[5] 陈志强,刘国平.深埋隧道竖井施工技术[J].建筑技术开发,2015,42(6):40-42.

Discussiononconstructionpointsforsuper-deepandsupper-bigsectionsubwaystation

YaoJieZhangGuoqiangYuJinlong

(ChinaRailwaySixthGroupCo.,Ltd,Beijing100036,China)

The Hongtudi station and Liyuchi station of Chongqing metro line No.10 belong to super-deep and supper-big section subway station. Through the application of double-side leading-pit method for supper-big section tunnel, the fan section expansion method for the conversion section of the construction channel, the reasonable determination of the excavation time for the station entrance and the leakage slag method to excavate the ventilation shaft, it not only ensures the safety of the station construction, but also saves the construction cost and shortens the construction period. These construction points can be popularized and applied in similar underground engineering construction.

super-deep, supper-big section, subway station, construction points

1009-6825(2017)32-0150-02

2017-09-06

姚 杰(1981- )，男，工程师

TU921

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