城市地鐵淺埋大跨暗挖車站施工技術

張 青 趙 耀

（中鐵八局集團昆明鐵路建設有限公司，云南 昆明 655000）

近年我國城市地鐵工程快速發展。據統計2010 年運營里程約為1100km，2015 年運營里程約為3600km；截止2021 年末，全國累計有51 個城市建成運營線路269條，運營里程達到8708km，在建線路約70 余條共2000km，總規劃里程已超過10000km。

城市地鐵修建主要有明挖法、暗挖法、盾構法等，當受地面交通、地面建（構）筑物等條件限制、或線路埋深較大不宜采用明挖法的情況下較多選擇暗挖法施工。遇并行線、停車線、折返線、暗挖車站等異型斷面時通常設置單洞雙線、單洞三線或單洞四線大斷面隧道。

目前國內大跨暗挖車站，施工工法較多，采用各種工法修建的地鐵車站成功實例較多。主要以CD 法、拱蓋法、CRD 法、雙側壁導坑法為主。國內在硬巖地質中修建地鐵車站的城市主要有重慶、深圳、青島等城市。本文以青島地鐵3 號線君峰路站暗挖車站為實例，論述基于堅硬巖石地層中淺埋大跨度暗挖車站施工技術，為今后在硬巖地層中修建淺埋大跨度暗挖車站的設計、施工提供實例支持依據。

青島地鐵3 號線君峰路站主洞開挖輪廓寬×高=20.8×18.37m，拱頂覆土為7.4-15.6m，屬于淺埋大跨度暗挖車站，圍巖以中、微風化花崗巖為主，車站出入口、風道共8 個。車站主體大跨度隧道采用臨時豎撐臺階法開挖、拱墻臺車整體襯砌。

1 工程概況

青島地鐵3 號線君峰路站為暗挖車站，站址位于京口路與君峰路交叉口，沿京口路東西向布置。車站主體隧道地表臨近較多建筑物，京口路為主干道，車流密集且地下管線較多，道路兩側高樓林立。

君峰路站采用單拱雙層復合式襯砌結構，車站長度179.5m，主體隧道拱頂覆土7.4-15.6m，車站主體大跨度隧道采用臨時豎撐臺階法開挖、拱墻臺車整體襯砌。

2 工程地質及水文條件

根據地質縱斷面圖顯示，站址人工填土厚度較薄，人工填土下為粗粒花崗巖，拱頂以上覆巖最薄處約5m。車站主體隧道圍巖有中風化花崗巖、碎裂狀花崗巖、微風化花崗巖。中風化花崗巖判定為Ⅳ級圍巖；碎裂狀花崗巖判定為Ⅴ級圍巖；微風化花崗巖判定為Ⅱ、Ⅲ級圍巖。車站主體隧道圍巖統計為：Ⅱ級圍巖19.7m、Ⅲ級圍巖17m、Ⅳ級圍巖142.8m。

地下水以基巖裂隙水為主，水量一般貧，部分地段具有弱承壓性。場區地下水補給來源為大氣降水滲入，水位受冬、雨季節影響較明顯。

3 設計概述

車站主體隧道為單拱雙層復合式襯砌結構，開挖跨度達20.8 米，圍巖級別主要以Ⅳ級圍巖為主，局部為Ⅱ、Ⅲ級。初支體系為格柵鋼架+錨網噴結構，設置超前小導管超前支護措施，主體隧道臨時豎撐采用I22a 工字鋼。

4 施工方案

4.1 總體施工組織

君峰路站主體隧道開挖支護施工，利用2 號風井為施工豎井，2 號風道作為施工橫通道，總體施工步序為：

風井開挖初支→風道開挖初支→風道與主洞接口處開挖初支→主洞上臺階右、左、中導洞分部開挖初支→中臺階上部右、左、中導洞分部開挖初支→中臺階下部分右、左、中導洞分部開挖初支→下臺階右、左、中導洞從小里程向大里程方向開挖初支→主洞找平層澆筑→小里程端拆除18.5m I22a 臨時支撐→施做18.5m 仰拱及矮邊墻→組裝大跨襯砌臺車，同時搭設滿堂腳手架施做第一模防水及鋼筋→澆筑第一模二襯，同時安裝防水、鋼筋臺架→仰拱先行，安裝拱墻防水及鋼筋，澆筑拱墻混凝土，形成流水施工→內部結構施工→內部建筑工程施工→收尾交驗。

各工序間采用流水施工，開挖初支時左、右、中導洞錯開同步掘進。由小里程端向大里程端進行主洞二次襯砌時襯砌至車站中部時，內部結構由小里程端開始向大里程端開始施做，待二襯完成時內部結構施做至車站中部，建筑工程隨即由小里程端開始施做，裝修工程亦同。

4.2 垂直運輸及水平運輸

4.2.1 垂直運輸系統

土石方垂直運輸采用鋼結構組裝式抓斗龍門吊，配置兩套電動葫蘆進行渣土外運、材料吊裝，結合施工組織方案，出碴峰值最大單日出渣量為220m3，選用1 臺10t 電葫蘆配掛1 個φ2m 圓型抓斗，負責碴土和設備的垂直運輸。另一套進料電葫蘆掛配1 個1.5×1.5×1.5m 料倉，負責材料和機具的垂直運輸。

4.2.2 水平運輸系統

洞內水平運輸選用一臺ZL50 裝載機出渣進料，ZL50裝載機作業半徑200m 范圍內工作效率較高，滿足出渣進料要求。因為主洞分左、右導洞開挖，配備5m3自卸卡車與挖掘機行成另外一組出渣進料水平運輸系統。兩套水平運輸系統同步運行。滿足施工組織要求。

4.3 施工步驟

4.3.1 風井施工

風井施工時先施工鎖口圈梁預埋龍門吊基礎配件，混凝土強度達標后，安裝龍門吊，再采用倒掛井壁法進行井身開挖支護，最后施工井身二次襯砌。

鎖口圈梁采用C45 鋼筋混凝土澆筑。軟土及強風化花崗巖上亞帶采用履帶式挖掘機機械開挖，強風化花崗巖下亞帶、中風化花崗巖、微風化花崗巖層采用爆破開挖。風井井身全斷面開挖，單次開挖深度1m，開挖完成后及時施做格柵鋼架、錨網噴支護。

4.3.2 風道施工

風道分3 個臺階開挖，風井開馬頭門進入風道的施工，采用分層進入的方法，即：風井開挖至風道上臺階底標高時，風井停止開挖，打設風道的超前措施，進行風道上臺階的掘進。掘進5m 后，進行風井開挖，風井開挖至風道中臺階底標高時，風井停止掘進，進行風道中臺階的掘進。最后風井開挖至風道下臺階底標高時，進行風道下臺階掘進。

風道采用礦山法，遵循新奧法“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤測量”十八字方針。

風井、風道作為車站主體隧道的主要施工通道，使用時間長、頻率高，為確保初支穩定性，均設置工字鋼支撐，遇初支滲漏水時，需及時進行初支背后注漿。

4.3.3 風道入主洞施工

風道與車站接口處施工安全風險高，結構復雜，工序轉換多，受力轉換多，施工組織、工序安排及結構轉換尤其重要。打開主體隧道開挖洞門后，施工難度、施工進度、安全等各方面將變得相對較好控制。

風道進入主洞亦采用分臺階分部進入的方法，開挖至相應臺階標高時，即破壁進入主洞施工，需嚴格按設計支設鋼筋、支撐，嚴格焊接質量、鋼架連接等關鍵工序過程控制，風道進入主洞現場實景圖見圖1 所示。

圖1 風道與主洞接口處實景圖（風道視角）

4.3.4 主洞開挖

如圖2 主體隧道施工步序圖所示，車站分臺階、分層開挖，總體施工順序為1-14 步，分左、中、右導洞錯開同步掘進。車站主洞共分成1-12 步開挖支護完成。開挖支護完成后施做13 步仰拱及矮邊墻二襯,使用整體式襯砌臺車澆筑第14 步拱墻二襯混凝土。

圖2 主體隧道施工步序圖

第1-6 步開挖循環進尺遵循《地下鐵道施工及驗收規范》中：“在土層和不穩定巖體中為0.5-1.2m，在穩定巖體中為1-1.5m”。第7-11 步開挖循環進尺遵循《地下鐵道施工及驗收規范》中：“穩定巖體不應大于4m，土層和不穩定巖體不應大于2m”。

具體實施性開挖方案如圖3-4 所示。

圖3 開挖平面示意圖

上臺階左、中、右導洞錯開同步掘進實現洞通，中臺階上、下部從大里程向小里程依次開挖完成，下臺階開挖時從小里程向大里程方向開挖，方便二襯施工、內部結構施工、裝修施工形成流水作業。

圖4 開挖縱斷面示意圖

左、中、右導洞在開挖過程中同步推進錯開安全距離≥5m，單導洞格柵鋼架與臨時豎撐也同步錯開，以中臺階下半部分落臺階開挖接長中隔壁豎支撐為例，圖示中臺階下部落臺階開挖工序如圖5 所示，先開挖9-1 部，接長左導洞臨時豎撐，再開挖9-2 部，接長右導洞臨時豎撐。

圖5 中臺階開挖支護細部圖

巖石隧道爆破掘進可根據薩道夫斯基公式確定單段最大起爆藥量，通過現場試驗，不斷優化設計參數，控制爆破震速不超過2cm/s，公式如下：

式中：R-爆心距（m），指測點至爆源的距離。

Qm-單段最大起爆藥量（kg）；VKP-爆破振速（cm/s）。本工程要求≤1.5cm/s。

K、a-與爆破點地形、地質條件有關的系數和衰減系數，根據工程地質情況按照《爆破安全規程》具體取用。

5 測量控制

君峰路站全長179.5m，分4 臺階開挖，且每臺階相互跟進，臨時仰拱動態變化，所以車站施工控制測量還面臨一個控制點布設的難題，布設在開挖底面將隨時被破壞，只能做到側墻上，而側墻上做點由于受隧道凈空收斂影響，只能通過縮短控制點復測周期和進行多次聯系測量來解決，增加了測量難度和工作量。

為保證工程質量，滿足貫通精度要求，我們在縮短復測周期、增加測量次數的同時，對做在側壁上的控制點借鑒無砟軌道CPIII 控制測量基標的制作方法，采用預制連接頭和徠卡圓棱鏡連接，強制對中的方法，來實現導線控制。預埋件制作經濟、使用方便，且由于其預留在墻外部分較短，相對于在側墻上制作強制對中基座平臺來說，更容易保護，不受破壞，在使用棱鏡與連接頭連接時消除了對中誤差，使精度得到了很大的提高。

單位工程驗收組織的貫通測量結果顯示，主體隧道貫通誤差符合規范要求，橫向貫通誤差＜50mm，高程貫通誤差＜25mm。

結束語

城市地鐵暗挖可以有效減少因管遷、調流、拆遷問題而產生的高額成本、環境影響、停窩工現象，利于施工開展，但是因城市地鐵暗挖的特殊性，尤其是在城市主要十字路口部位管線密集、交通繁忙的條件下，安全需求更加突出。本文正是通過施工組織、施工方案的全面敘述，呈現堅硬巖石地層中修建大跨暗挖車站的施工畫卷，探討基于堅硬巖石地層中修建城市地鐵大跨暗挖車站的施工技術，確保施工過程安全及質量控制。為今后在城市地鐵大跨暗挖車站的修建提供參考資料及實例支持依據，保存珍貴的一手施工資料。