先隧后站盾構技術在地鐵車站施工的應用研究

摘要：常規地鐵工程按照先站后遂盾構法順序施工時，由于施工影響因素復雜多變，往往會因隧道施工推進速度緩慢而影響整體施工進度。先隧后站施工法具備施工周期短、對施工場地要求等級低、盾構機械周轉頻率少、經濟性好等優勢，可實現地鐵施工質量和施工效率的綜合提升。對不同類型的先隧后站盾構施工法原理展開分析，討論先隧后站盾構施工涉及的關鍵技術，在此基礎上闡述了先隧后站盾構技術在地鐵車站施工的實際應用情況，以期為相關地鐵站施工效率和質量的提升提供幫助。

關鍵詞：先隧后站；盾構施工；地鐵車站；應用要點

0" "引言

常規的地鐵工程采用先站后遂盾構法，即先開展地鐵車站主體施工，直至地鐵站施工至盾構機械能夠入站、下井、穿行車站時，再實施隧道工程的施工[1]。如此施工的優勢，是能夠應用地鐵站主框架結構作為盾構施工場所，降低了重復施工作業，站隧銜接面施工更為簡便，施工成本相對較低。但在不具備盾構施工條件等而無法按期施工時，該工法會阻礙地鐵整體施工進程的推進。先隧后站盾構工法具備安全可靠、機動快捷、對作業環境要求低等優勢，在不影響地面交通正常使用的同時，可實現地鐵工程施工質量和效率的有效提升，有效縮短了施工工期，并降低了作業成本。

1" "先隧后站盾構工法概述

先隧后站盾構工法主要通過應用盾構技術先實現隧道貫穿，再完成地鐵站的盾構擴建。該技術具備安全、快速、靈活機動、對作業環境要求度低等優勢，可以有效縮短工期、降低施工成本，實現地鐵工程施工質量和效率的全面提升[2]。

應用先隧后站盾構工法，實現盾構優先行進貫穿地鐵站，節省了因拆遷征地等因素拖延施工進度的時間，解決了盾構施工初始、終端場地受限等不利情況，實現了工程施工效率的提升，施工工期可控性更強。

先隧后站盾構施工過程可實現不間斷持續作業，免除了停機待進入終端場地的施工環節，有效節省了轉場和吊裝盾構機械的頻次，并有效減少了盾構機械的初始頻次和接收頻次，盾構實施期間無需等待停機，間接減少了因各類輔助操作造成的施工風險。

應用先隧后站盾構技術實現隧道的優先貫通，降低了后續盾構穿插對地鐵站主體框架建設的影響，實現隧道區間的優先貫穿的同時，還可有效縮短隧道洞口、聯系通道、車站主體等部位的建設周期，為地鐵工程的作業質量提供保證。

2" "常見先隧后站盾構技術施工方法

隨著先隧后站工法的不斷提升和施工經驗的積累，其在國內應用的成功案例也相繼增加但成功案例多為明挖地鐵站，針對暗挖車站的先隧后站技術的應用還相對較少。以下為先隧后站盾構技術的主要施工方法。

2.1" " 托梁施工方法

托梁施工方法主要基于兩條單線區間盾構隧道工況，進行地鐵站的擴挖施工，進而構建地鐵站空間[3]。托梁施工法多應用于單層的島式車站，尤其在單條盾構隧道工程界限難以達到預期應用需求時，采用托梁施工的效果較好。

2.2" " 輔助盾構施工法

輔助盾構施工法與托梁施工法有很多共同點，同樣多應用在單層的島式車站。其可應用在兩臺盾構機械同時作業修建的雙條單線隧道區間施工中。對地鐵站邊緣立柱完成搭建后，利用輔助半盾構的方式構建地鐵站頂端框架部分，后期完成管片拆裝，并完成后續土體挖掘，從而形成下部施工結構的基礎。

2.3" " 管棚施工方法

管棚施工模式主要在兩個盾構隧道的上部完成弧狀管棚的處置作業，在科學搭設支護設施基礎上，實現下方管片拆裝，并完成相應施工設計方案的挖掘作業。

2.4" " 盾構礦山混合施工方法

此類施工方法主要是綜合運用盾構施工法與礦山施工法，實現地鐵站的構建施工。通過在兩條盾構隧道之間實進行特定管片破除，實施挖掘導洞，再進行底板搭建，如此往復，完成挖掘及頂板搭建，最終完成整個地鐵站的框架構建。

2.5" " 盾構擴徑施工方法

盾構擴徑施工方法主要基于在已建的盾構隧道上方區域。先找到適合擴徑盾構機械施工作業的空間開展工程實施，以此作為擴徑施工的起點，實現后續的空間擴充，從而形成更大直徑的斷面搭建，以提升地鐵工程施工效率。

2.6" " 改良盾構機械施工方法

根據隧道斷面的實際工況完成盾構機械的二次設計，將切割盤進行改良，形成分離模式或固定模式的連體盾構機械，以滿足地鐵工程所需的盾構機需求，實現地鐵隧道及車站的工程建設。

3" "先隧后站盾構施工關鍵技術

3.1" " 圍護樁基支護施工技術

地鐵站基坑兩側擴充位置有圍護樁基，圍護樁基承擔著結構受力支撐的功能，是穩定地鐵站基坑結構的基礎。應保證兩側圍護樁基的結構穩定，確保圍護樁基支護結構符合工程安全設計要求，以實現盾構施工由初始端頭至圍護樁基順利貫穿[4]。

樁基支護首先應完成螺旋鉆機械成孔作業。鉆孔作業秉承由快至慢的作業理念，在鉆孔位置相距盾構隧道頂2m距離時，應放慢鉆孔速度。每鉆進0.5m后取出鉆頭，核準鉆孔深度，滿足設計標準后通過起重機吊裝搭設鋼筋籠，在水下實施混凝土灌注成樁作業。

作業過程中應嚴控標高、樁位和鉆工進尺等參數。以每施工單元支護20根樁基為標準，以兩根樁基為單位實施跳挖法作業，待混凝土實際強度達到標準強度的75%后，實施兩相鄰支護樁基的成孔作業。鋼筋籠制備時，底部應做箍筋加固處理，不進行收口操作。

吊裝鋼筋籠施工過程中，根據籠底標高及隧道頂端標高確定安裝點位，將其安裝在隧道頂端標高上方0.5m位置。對水下混凝土灌注樁灌注施工時，應先從低強度混凝土開始灌注，控制混凝土灌注速度與灌注高度，低于隧道標高下相距20cm后降低灌注速度，距離隧道標高上相距30cm后改用小料斗灌注高強度混凝土。

3.2" " 盾構擴徑挖掘施工技術

盾構擴徑挖掘施工技術的實現原理，是通過綜合應用盾構掘進法與礦山法，利用盾構機械在地鐵工程區間隧道實施隧道挖掘施工過站，然后拆裝盾構關管片。在此基礎上，利用礦山法實施地鐵站的擴挖施工[5]。兩類工法相互配合施工，根據各自優勢實現了技術互補，有效規避因大斷面盾構機獨立應用而造成施工空間浪費情況。

先隧后站盾構工程中，采用盾構擴徑挖掘施工技術，會對施工方提出更高的技術要求，尤其體現在隧道、地鐵站盾構施工及相應軌道等設施安裝施工方面。施工單位應具備較強地鐵工程管理協調和技術應用能力，以保證工程實施效率和質量要求。

3.3" " 挖掘深基坑施工技術

先隧后站施工中，針對深基坑的挖掘應遵照“中間拉槽、縱深劃段、側位擴邊、先撐后挖、撐挖結合、挖噴結合”的準則。挖掘按照由地鐵站兩邊向中間劃段、劃層臺階式次序，根據劃分臺階完成清除挖土和拆裝管片。

縱向施工可分為上下結構兩個部分。上部結構挖掘土方到隧道拱頂上方1.65m位置，同時控制拆裝管片基準面與上部結構挖掘之間的距離大于30m。下部結構挖掘土方施工，應在隧道內徑注漿加固、端頭地表深孔注漿實施完畢后進行。

地下連續墻具備剛性強度大、完整度高、防水性能好的優勢，挖掘施工可適當延伸深度，以使其承擔地鐵站外墻和深基坑圍護墻的作用，實現兩類墻體的功能統一，從而有效降低施工量。

該施工工藝設計和實施難度相對較高，在實際工程中可綜合考慮使用多種支護聯合使用的模式，以保證工程支護形變在設計標準規定范圍。

4" "先隧后站盾構技術在地鐵車站施工的應用

4.1" " 先隧后站盾構擴挖施工方案

結合地鐵工程施工實際，制定先隧后站盾構擴挖施工方案，將操作初始基準位置選擇在線路隧道上端位置。拆裝豎井盾構管片后實施豎井方向作業，以實現兩端雙向施工，有效減少施工周期。使用臺階法實施盾構挖掘，并借助爆破開挖方式，細化挖掘臺階的劃分工作。

設定上端臺階挖設高度為5～8m，對其實施先行挖掘。中部臺階隨后實施，按兩側部分施工模式完成，在一側挖掘5m距離后，再實施另一側挖掘，同時利用專業工具完成連接管片拆裝。下端臺階施工作業直接利用挖掘機實施管片拆裝，實施仰拱巖層的清底爆破，之后進行擴徑盾構作業。

完成盾構基地和初始基地的修建作業，盾構掘進，然后進行盾構整體組裝。盾構掘進擴徑過程中，拆裝部分原有圍巖及襯砌部分。在完成盾構作業后，還需配合使用礦山法完成后續的擴挖施工，在最大限度保證先隧后站盾構擴挖施工安全前提下，有效縮短盾構實施工序的閑置時長，保證了施工工序的按期執行，并有效降低對地鐵施工周邊環境的影響，體現出綠色施工理念。隧道挖掘臺階施工如圖1所示。

4.2" " 先隧后站盾構擴挖施工輔助措施

4.2.1" "合理調整盾構和管片拼接模式

在先隧后站盾構發擴挖施工過程中，為有效保證地表穩定和安全，應科學應用土壓平衡技術。作業過程中，應實時檢測并嚴格控制盾構結構和土渣的清排量，保證掘進隧道的排土量和倉壓在合理范圍內，防止先隧后站盾構法擴挖施工進程中，外圍底層形成較大幅度松動。

為保證管片拆裝速度，盾構擴挖施工進入暗挖隧道站臺時，應嚴格控制中線設計偏離量。到達終端位置30m后，進行回歸中線作業，以更高效的實施后續管片拆裝。通過通縫方式實施管片拼接，并在頂端留有注漿孔，以方便暗挖地鐵站后續的補漿操作，同時增強先隧后站盾構法擴挖施工后的防水效果。

4.2.2" "隧道加固和上方建筑保護施工

針對盾構擴挖施工上方存在建筑情況，為防止沉降問題發生，應實施必要的隧道加固和上方建筑保護施工措施。土方挖掘高度達設計標高后裝配鋼支撐結構，然后裝配少于2根的鋼支撐，控制無支撐時間為12h。進行圍檁安裝時，保證回填混凝土密實，待強度達到設計值80%時勻速加載軸力，根據設計要求逐級調整軸力等級，并及時觀測鋼支撐與圍檁形變狀況，以達到隧道加固和上方建筑保護的效果。

5" "結語

采取先站后隧施工方式一旦遇到因特殊原因而無法按期施工時，會影響地鐵整體施工的實施進度。先隧后站施工法具備施工周期短、對施工場地要求等級低、盾構機械周轉頻率少、經濟性好等優勢，可實現地鐵施工質量和施工效率的綜合提升。

本文圍繞“先隧后站”盾構施工技術展開討論，在科學應用盾構技術的基礎上實現地鐵車站的盾構擴建，充分體現了盾構技術安全可靠、機動快捷、對作業環境要求低等優勢，在有效降低地面交通正常使用影響前提下，有效提高了地鐵工程施工質量和效率，縮短了施工作業工期，提高了工程經濟性。

參考文獻

[1] 金先京，袁傳旭，薛朗，等.地鐵車站上跨大斷面高鐵盾構隧道施工技術研究[J].廣東土木與建筑，2019，26（2）：7-11.

[2] 杜闖東，張杰，吳樂斌.以色列特拉維夫地鐵紅線先隧后站施工技術應用[J].隧道建設，2020，40（4）：562-568．

[3] 林寅.關于廈門軌道2號線高林站采用“先隧后站”法修建地鐵車站的探討[J].福建建設科技，2018（1）：14-16+23．

[4] 吳飛，王斌.地鐵工程“先隧后站”施工技術[J].建筑技術，2020，51（7）：800-802．

[5] 蔡龍.怡心橋站先隧后站法施工技術應用[J].鐵道建筑技術，2021（10）：135-137+168．