武漢某地鐵車站出入口施工技術研究

摘 要：本文基于筆者參與的武漢某地鐵車站施工為背景，探討了施工中應用淺埋暗挖法的技術原理和施工步驟，分析了施工中應該注意的問題，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：地鐵 車站 出入口 施工

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0048-02

近年來，我國城市軌道交通飛速發展。截至目前，我國40余城市中已有15個城市獲批在2015年之前建成1700 km的城市軌道交通，加上目前在建的線路，我國城軌線路將達到3400 km。目前，我國城市軌道交通建設已進入快速發展時期，在北京、上海、武漢、深圳等城市近期規劃的多條線路中，規劃建設地鐵占72%，輕軌占10%。在城市地鐵施工中采用明挖大揭蓋的方法，嚴重干擾了地面交通，并破壞環境。而淺埋暗挖法是一種在離地面很近的地下施行各種地下暗挖施工的方法，它以加固和處理軟弱的地層為前提，并且通過足夠剛性的復合式襯砌結構，從而保證施工過程的安全以及控制地面的沉降。

1 車站工程概況

1.1 工程概況

武漢某地鐵站共設4個出入口，其中1號、2號出入口下穿車站主體西側的綜合管廊，在該區段采用暗挖噴錨法施工，1號出入口暗挖段為27.5 m，覆土厚4.7～6 m，綜合管廊底板底距出入口結構頂板0.8 m；2號出入口暗挖段為25.22 m，覆土厚6～6.7 m，綜合管廊底板底距出入口結構頂板2 m。暗挖橫斷面為直墻式矩形，標準段開挖外輪廓為7.9 m×5.5 m，1號出入口暗挖土方為1300 m3，2號出入口暗挖土方為1200 m3。

1.2 工程地質及水文地質條件

地層主要為素填土和粉質黏土。素填土：層厚1.50～10.10 m，為近期人工堆填而成，主要成分為黏性土，部分未壓實，呈松散狀，局部見有碎石，屬Ⅰ級松土；粉質黏土：深灰色、灰黑色，硬塑。主要成分為黏粒，屬Ⅱ級普通土。建議地基基本承載力取 σo=150 kPa。

1.3 工程施工難點

由于1號、2號出入口下穿車站主體西側的綜合管廊。1號出入口綜合管廊底板底距出入口結構頂板0.8 m，2號出入口綜合管廊底板底距出入口結構頂板2 m。工程施工難點如下：一是車站周邊環境復雜，暗挖段頂部有綜合管廊穿過，綜合管廊內有給水、煤氣、通信等設施。二是暗挖段大部分位于回填土內，地層自穩性差，施工難度較大。三是暗挖段位于武漢市通往新區的繁華路段，保證車站開挖支護過程中的結構穩定和控制變形難度較大。四是解決好暗挖車站在初期支護與二次襯砌形成過程中的受力體系轉換和力的平衡，防止結構變形及失穩破壞，避免出現地面及拱部的過量沉降和坍塌是工程的重點。

2 車站出入淺埋暗挖施工技術（如圖1）

2.1 施工方法和主要施工工序

出入口暗挖結構型式采用“初期支護+二次襯砌”復合式襯砌。初期支護采用“鋼格柵+鋼筋網”錨噴支護，二次襯砌為防水鋼筋混凝土模筑襯砌。

暗挖段施工應在明挖段主體結構施工完畢后進行，模筑混凝土沿縱向分段進行，每段長度小于等于6.0 m。出入口暗挖施工步驟如下：施工準備→超前小導管（大管棚）、注漿→分步開挖進洞→開挖支護→噴混凝土封閉→基面清理→初期支護驗收→二襯結構施工。

2.2 隧道開挖施工

出入口暗挖采用CRD淺埋暗挖工法，施工中嚴格執行“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”施工原則。做好超前注漿預支護，確保開挖安全；開挖后緊接支護，早成環、早封閉，及時進行初期支護；采用信息化施工，加強監控量測，通過量測信息反饋優化支護參數。

2.2.1 開挖步驟

拱頂直墻斷面開挖分6個洞室分別依次進行開挖，洞室間設中隔壁、中隔板。開挖順序為1號導洞→2號導洞（左右側）→3號導洞（左右側）→4號導洞，每導洞斷面縱向錯開距離為3 m。

首先進行1號導洞開挖施工。開挖循環進尺不得超過0.5 m，開挖后立即初噴8 cm混凝土，并及時進行噴、錨、網系統支護，架設鋼筋格柵鋼架，在該拱腳上30 cm高處，緊貼鋼架兩側邊沿下傾角30°設鎖腳錨管，錨管采用Φ32 mm水煤氣管，每榀布設1根，水泥漿液水灰比為1∶1，鎖腳錨管與鋼架牢固焊接，復噴混凝土至設計厚度30 cm。

2.2.2 變截面位置施工

拱頂直墻斷面1號、2號導洞施工到變截面位置（人防段）直接抬高拱頂高度，并向上進行土方開挖；3號、4號導洞施工到變截面位置直接降低洞底高度，并向下進行土方開挖。

2.3 初期支護施工

2.3.1 鋼筋格柵施工

初支格柵縱向間距500 mm。永久格柵規格：195 mm×150 mm，臨時格柵規格：195 mm×150 mm，內外側鋼筋保護層均為40 mm。開挖后基面鋪設雙層鋼筋網（150 mm×150 mm），網片搭接200 mm，固定牢靠，鋪設后安裝格柵。格柵采用激光導向儀定位，安裝時落腳基面要保證堅實平整，地腳用木板或泡沫磚等支墊穩妥。格柵連接采用拴接，現場嚴格檢查保證連接牢靠。

2.3.2 噴射混凝土

采用C25早強噴射混凝土，噴射混凝土厚度300 mm。格柵安裝后，立即噴射混凝土封閉。混合料攪拌采用強制攪拌機，設在車站主體結構明挖基坑邊臨近暗挖隧道入洞處的位置，通過輸料管送至車站結構中板，用小型翻斗車運到作業面，人工裝入噴射機二次攪拌，在噴頭處和水混合后噴射。混凝土噴射前應清理場地，清掃受噴面，尤其應清理原有混凝土接茬面，避免附著砂土影響混凝土黏結。混凝土自下而上分段分層噴射，每次噴射厚度為邊墻7～10 cm，拱部5～6 cm。分層噴射時，應在前一層混凝土終凝前進行，噴頭距基面1 m左右，并應垂直于受噴面，噴射混凝土不得使用回彈料，掌握好噴射壓力，保證混凝土質量。

2.4 防水施工

由于地鐵工程對防水等級要求很高，按設計要求，采用技術上比較成熟的無釘孔鋪設防水板施工工藝。鋪設方法采用墊塊焊鋪法，采用厚度為2 mm的ECB塑料防水板進行全包防水處理。緩沖層采用單位質量為400 g/m2的土工布，防水板施工應根據量測數據在初期支護變形基本穩定和二次襯砌灌注混凝土施工前進行。

2.5 二次襯砌施工

2.5.1 施工順序

出入口二襯結構按分部分段灌注混凝土的施工。先施工底板，然后搭支架立模施工邊墻及頂板。混凝土采用商品混凝土，運至進料孔輸送泵內，再從泵內送入二襯模型內。斷面變化處二次襯砌采用端頭模突變施作。

2.5.2 鋼筋施工

鋼筋采取在地表預制，預制好的半成品鋼筋原材料用吊車吊至孔底，人工用小板車運至施工現場進行綁扎成型。仰拱防水層及保護層施作完成后進行鋼筋綁扎施工，先施作仰拱鋼筋，待仰拱二襯混凝土拆模后施作拱墻鋼筋。仰拱鋼筋綁扎采取人工直接綁扎，邊墻拱部鋼筋綁扎采取多功能簡易臺架綁扎。橫向主筋連接及縱向分布筋的連接均采用搭接焊連接，受力鋼筋的接頭宜設置在受力較小處，鋼筋接頭要相互錯開，在35倍D范圍內接頭面積占總的鋼筋面積的50%。仰拱鋼筋保護層及兩層鋼筋間距的控制：底層鋼筋保護層采用砂漿墊塊進行控制，雙層鋼筋之間的間距用馬凳控制，邊墻、拱部鋼筋綁扎施工，利用簡易臺架一次性綁扎成型，然后支模澆筑混凝土，拱部鋼筋綁扎時要按照設計要求預埋注漿管，以備襯砌完成后進行背后填充注漿。鋼筋保護層施工：鋼筋保護層用50 mm×50 mm×50 mm的迎土面、50 mm×50 mm×40 mm的背土面與二襯混凝土同標號等強度的砂漿墊塊，掛設間距1000 mm×1000 mm（環向×縱向），呈梅花形交錯布置。砂漿墊塊采取在地表預制，預制時預埋扎絲，待砂漿墊塊強度滿足要求后利用砂漿墊塊上的預埋扎絲與鋼筋綁扎固定牢固。

2.5.3 混凝土澆筑

混凝土采用C35P8商品混凝土；混凝土坍落度控制在（140±20）mm，入模溫度不得大于30 ℃，混凝土的中心溫度與表面溫度的差值、混凝土表面溫度與大氣溫度的差值都不得大于25 ℃。二襯混凝土采用“雙摻技術”，加入20%優質粉煤灰及抗裂（密實型）外加劑。二襯混凝土臨水側結構受力主筋凈保護層厚度不小于50 mm，背水側結構受力主筋凈保護層厚度不小于40 mm。二襯混凝土泵送時所用石子的最大料徑不應大于輸送管徑的1/4，即40 mm，吸水率為1.5%，不得使用堿性骨料，砂宜采用中砂。水平施工縫：設置在底板面上300 mm處；仰拱澆筑：采取從仰拱底部向兩邊對稱澆筑；拱墻混凝土澆筑采取先澆筑邊墻，后澆筑拱部；邊墻澆筑：采取在鋼管支架兩側起拱線標高位置縱向每隔3 m開一個400 mm×600 mm混凝土澆筑窗口，混凝土泵送鋼管送料至支架后，通過左右分叉軟管同時送至左右兩側澆筑口對稱澆筑；拱部澆筑：待邊墻混凝土澆筑至起拱線標高后，取掉分叉軟管，用直通軟管接混凝土泵送鋼管把混凝土直接輸送至拱部澆筑。封頂時先以兩端澆筑口進料，最后用中間澆筑口進行封頂。在接近完成時，應派專人進行觀察，使拱部混凝土不能多澆也不能少澆，多澆時如果不及時通知輸送泵停止送料，會使組合鋼模受到過大的壓力而變形造成嚴重的后果；少澆會造成拱部二襯混凝土厚度不能滿足設計厚度。一組鋼管支架混凝土澆筑應從下至上分層澆筑，分層厚度為500 mm。如因其他原因間歇時應在前次混凝土初凝前完成上一層混凝土澆筑。仰拱混凝土振搗采用插入式振搗棒結合人工敲錘外模板面振搗密實，拱墻混凝土振搗采用附著式振搗器結合插入式振搗器振搗密實。插入式振搗采用Φ50 mm振固棒，振搗間距約為300 mm，振點呈梅花形均勻排列，振搗時快插慢拔，不得漏振、過振。單點振搗時間以開始振搗后不冒氣泡而開始出現泛漿則終止振搗為準。泵送混凝土管內的混凝土停歇最長間隔時間不能超過45 min，混凝土澆筑完成后必須泵送清水洗管徹底。拱部混凝土澆筑時，拱部擋頭板及襯砌臺架中部均需留觀察口，以便及時觀察拱部混凝土是否灌滿。

2.6 輔助施工技術

2.6.1 大管棚施工

超前大管棚設于明暗挖相接（暗挖進洞）處。管棚選用Φ108 mm熱軋鋼管，t=6 mm，大管棚外插角控制在3°以內，環向從拱頂與側墻相交處布置，間距0.3 m，1號出入口大管棚加固長度為10 m，2號出入口大管棚加固長度為7 m。根據現場作業條件和施工機具性能，大管棚采用2～3 m的鋼管節，對口焊接聯結，外套20 cm長鋼管套；在管壁上燒Φ8 mm出漿孔，0.2 m間距梅花形布設，相鄰兩管接頭位置錯開。管內注1∶1水泥漿，控制注漿壓力在0.8～1 MPa，以增加管棚剛度并填充鋼管與管周土體間空隙，同時對周圍地層進行加固。

2.6.2 超前支護施工

超前支護施工采用d32 mm超前小導管，間距300 mm，L=2.0 m。注漿采用水泥漿，漿液配比和水灰比為1∶1。小導管注漿沿縱向每榀格柵打設一環。

（1）小導管選用d32 mm×3.25 mm的普通水煤氣管，長度2.0 m。導管前端做成尖錐形封閉，尾端焊上d6 mm鋼筋制成的箍。在離頭部1.0 m以下每隔10～20 cm，交叉鉆d6～8 mm的孔。（2）鉆孔、插管：格柵架立后在格柵間采用YT-28風鉆鉆孔，導管沿開挖輪廓環向間距為0.3 m，外插角控制在5°左右，小導管外露20 cm以便安設注漿管路。成孔后用自制風管清孔，清孔后插入小導管。導管插入長度不小于管長的90%，尾端和格柵主筋焊接牢固。（3）導管周圍封閉：插管完成后，噴射混凝土封閉支護。為堵塞孔壁與導管之間空隙，防止漿液泄漏，在導管附近噴8～10 cm厚混凝土或在孔隙處用速凝水泥封堵，封閉管口后連接管路注漿。（4）漿液配制：注漿漿液根據設計要求選用水泥漿（地層無水）。為保證注漿效果，漿液配比由現場試驗確定（水灰比為1∶1）。（5）注漿：連接管路后，檢查密封情況，準備開始注漿。進漿速度一般每根導管控制在30 L/min內。要求擴散直徑不小于0.4 m，據此計算單孔注漿量、定量注漿。壓力控制在0.5 MPa，若壓力上升，注漿量沒有達到設定值，則達到預定壓力后持續30～60 s即可停止注漿，為防止漿液外漏，注漿后導管立即用棉紗封堵。

2.7 背后注漿施工

回填注漿分為初期支護回填注漿和二次襯砌背后回填注漿。初期支護回填注漿采用預埋d32 mm普通焊接鋼管，管長0.5 m。注漿管沿拱頂布置，每斷面3根。注漿漿液采用水泥砂漿，水灰比為0.5～1.0，灰砂比為1∶2～1∶2.5，注漿壓力為0.2～0.6 MPa。二襯背后注漿管布置在拱頂、邊墻，每斷面3根，縱向間距4～6 m。在施工縫處環向背貼式止水帶設注漿管2根。注漿材料選用水灰比為1∶0.4～1∶0.5的水泥漿，水泥漿中添加2%～3%的MgO微膨脹劑。

2.8 施工監測

由于該工程穿越彩云路，埋深淺，地下管線離拱頂較近。施工期間監控量測是確保洞室穩定和地表、周圍管線安全的重要環節。在施工過程中主要監測項目有隧道拱頂沉降、凈空收斂、地表沉降、鋼筋應力、圍巖土壓力、土體深層水平位移和綜合管廊沉降等。

3 結語

車站出入口暗挖段是在不良地質條件下修建的出入口，經監測，地表及結構沉降均滿足安全性要求。在工程施工中，成功地運用淺埋暗挖中洞CRD工法，修建了淺埋暗挖平拱直墻出入口，為城市地下結構施工積累了成功經驗。一方面，淺埋暗挖法在保證地面交通不中斷且管線保持正常使用的前提下，同時也避免了傳統工法對周圍環境產生的污染。另一方面，雖然與其他地鐵施工工法相比，淺埋暗挖法有它的一些優點，但是也存在一些不足之處，如噴射混凝土粉塵多、施工速度慢、機械化程度不高等。因此，要使淺埋暗挖法得到更廣泛應用，還有許多問題有待進一步研究。

參考文獻

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