贵阳地铁明暗挖结合车站进洞方案研究

周波

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京100000）

1 引言

目前，地铁车站施工方法主要有明挖、暗挖、盖挖等[1]。针对山区城市，特别是地形起伏较大的地区，如贵阳的地铁工程，整个车站采用单一的施工方法不能满足便捷、安全、经济的要求，而采用明暗挖结合的方法，则可根据站位的具体情况，通过明挖和暗挖部分相对灵活地布置，即可方便现场组织，降低施工难度，也可降低工程投资[2，3]。本文依托贵阳地铁2号线一期工程三桥站，通过对明暗挖车站进洞方案比选并结合数值模拟结果，在确保安全的前提下，选择围护结构进洞方案，大大地节约了施工工期，为后续类似工程提供借鉴。

2 工程案例

2.1 工程概况

三桥站为贵阳轨道交通2号线一期的第17座车站，北接北京西路站，南接二桥站。车站位于贵遵高速公路与三桥北路交叉口东南象限内，沿贵遵高速呈南北布置，车站上方为TOD开发，设置2层地下室+4栋高层。车站明挖段采用地下4层双跨矩形框架结构，标准段宽22.30 m，深度约30.69~32 m，长118.50 m，采用“桩+内支撑”围护方案，明挖段标准段围护结构横断面图详见图1。暗挖段开挖断面面积477.00 m2，开挖跨度25.75 m，开挖高度20.95 m，长24.00 m，采用曲拱直墙+中承重墙断面，双侧壁导坑法施工，暗挖段标准段支护断面图详见图2。车站两端接矿山法区间。

图1 地铁车站明挖段标准段围护结构横断面图

图2 地铁车站暗挖段标准段支护断面图

2.2 水文地质情况

根据成因和物质组成的差异，将场地内第四系覆盖层划分为1个土质单元，即<1-1>素填土层；据钻孔揭露的地层岩性、岩体完整程度、溶蚀程度、风化特征及岩芯采取率等将探明深度范围内的岩体划分为4个岩质单元，即<13-1-b>强风化泥质白云岩、<13-1-C>中风化泥质白云岩、<13-2-b>强风化泥质灰岩、<13-2-C>中风化泥质灰岩。

场区地下水主要有孔隙水、基岩裂隙水以及岩溶管道水3种类型，富水性较高。孔隙水主要赋存于第四系松散覆盖层内，主要接受大气降雨补给，局部为上层滞水；基岩溶裂隙水含量较丰富，主要赋存于碳酸盐岩的风化裂隙内，主要接受大气降雨及上游地表及地下水补给；岩溶管道水主要赋存于白云岩溶穴或岩溶管道内，接受大气降雨的入渗补给以及地表径流通过岩溶洼地、落水洞等集中注入补给。

3 进洞方案比选

3.1 明挖段结构完成后进洞施工暗挖

常规做法是明挖段主体结构完成后再开始进行暗挖段进洞施工，施工风险较少，围护结构支撑体系不需要进行转换，但是施工组织难度较大、效率低，同时部分重载设备需要在中板上行驶，可能对中板结构产生影响。

3.2 明挖段结构完成前进洞施工暗挖

在地质条件较好的工程，通过采取一定的加强措施后，在底板结构达到设计强度后提前进行暗挖进洞施工，大大地节约了施工工期，降低了施工组织难度，减少了暗挖段施工对中板的影响，但是围护结构支撑体系转换风险较大。

3.3 方案比选

本工程前期因外部条件限制，工期已严重滞后，按照明挖结构施工完成后再进行暗挖段进洞施工，现场进度不能满足节点工期要求，为确保节点工期要求，考虑采用明挖段底板完成后暗挖段进洞开挖，采取以下施工措施：

1）明挖基坑开挖至横梁及超前小导管处大管棚即可先期施作，并同步施工横梁处锁脚锚杆。

2）根据现场施工需要，调整第四、五道支撑布置形式及格构柱、联系梁设置等，详见图3和图4。

图3 第四、五道支撑调整前后平面布置图

图4 支撑调整后剖面图

3）横梁分段施工，同时在后期开挖暗挖断面时根据双侧壁导坑法分段破除围护桩。

4）破除围护桩时，先破除600 mm进深的桩，施作马头门处联立三榀钢架，待初支达到强度要求后，再继续破除另一半桩，同时加强地表监测，若发现位移及应力变化较大，或超警戒值时，立即停止施工，并通知参建单位现场解决。

5）暗挖断面高度范围内斜撑无法布置，采用横撑替代，施工时加强监测。若位移及变形变化较大，可在业主、监理、设计、地勘等单位协调下施作锚索。

6）二衬采用小模板施工，拆除临时支撑范围控制在6 m内，二衬跟进再施作下一个循环。

4 模拟计算

根据受力分析模拟实际施工工程，遵循“先变位，后支撑”的原则，在计算中计入结构的先期位移值及支撑变形，采用“理正深基坑7.0”对随基坑开挖支撑架设及进洞时支撑转换进行模拟计算。计算结果详见图5~图6。

图5 内力位移包络图

图6 地表沉降图

根据JGJ 120—2012《建筑基坑支护技术规程》[4]进行验算，钢（混凝土）支撑稳定性、地面沉降、围护桩配筋（主筋24E28）、整体稳定安全系数Ks=10.246>1.35、抗倾覆系数Kt≥1.25等，均满足规范要求。

5 结论

本文通过对贵阳地铁2号线一期工程三桥站暗挖进洞施工方案进行分析，并进行模拟计算。目前，三桥站已开通运营，证明采取相应的措施后，明挖段结构完成前进洞施工暗挖方案是可行的。总结设计及施工过程中解决的问题，为后续类似工程建设提供以下建议：（1）明挖结构底板封闭且混凝土强度达到设计要求后才能开始支撑体系转换施工；（2）选择合理的暗挖工法及支护措施，减少暗挖施工对明挖围护体系的影响[5]。