姜 冲

(中铁隧道集团四处有限公司，南宁 530003)

0 引言

随着城市土地资源日益紧缺，发展地下空间成为解决城市交通问题的一种手段［1－2］。目前在城市地铁车站施工中常用的施工方法有明挖法、暗挖法、盖挖法及盾构法，各种施工方法各有优缺点，通常情况下都会在施工之前根据实际情况加以确定。其中明挖法是最常见的车站施工方法;但明挖法施工需要比较大的场地，一般都需要对地面建筑物进行拆除。对于地质条件不好、洞身埋深较浅、周边建筑物较多、环境又较为复杂、地面无法进行拆迁地段必须采用浅埋暗挖法施工。在繁华的城市中利用浅埋暗挖法修建地铁车站，不可避免地要穿越地上、地下各种构筑物，并且地质分布不均、变化万千，给工程带来很多困难，如控制不当会造成道路中断、建筑物倒坍、人员伤亡等重大安全事故。隧道与其他工程相比，其隐蔽性、施工复杂性、地质条件和周围环境的不确定性更加突出，大大增加了隧道建设的难度和施工风险［3－6］。

经过很多工程的的成功实例，浅埋暗挖法施工的应用范围进一步扩大，由只适用第四纪地层、无水、地面建筑物较少等简单条件，拓展到非第四纪地层、超浅埋(埋深已缩小到0.8 m)、大跨度、上软下硬、高水位等复杂地层及环境条件下的地下工程中。尽管浅埋暗挖法具有很多优点，但也有缺点(应用范围有限就是其中之一)。随着建设项目的增多，还需进一步研究新辅助工法和施工工艺，以适应各种地层条件、埋深、跨度等方面的要求［7］。本文以重庆地铁6号线支线高义口车站暗挖施工为实例，结合浅埋暗挖车站施工特征，详细介绍了车站浅埋暗挖法施工的辅助施工工艺。

1 工程概况

重庆市·西部国际会展中心配套市政交通工程连接礼嘉、黄茅坪、悦来、会展中心等功能区。起自6号线礼嘉站，终点为会展中心北站。高义口车站设置于渝北区悦来镇新春村，站址位于金兴大道(中环快速干道)悦来立交桥头，紧邻金兴大道与规划大道。车站起始里程为 K8+567.300，终点里程为 K8+764.300。高义口站采用10 m岛式站台，单拱双层结构，车站总长197 m，最大净宽18.5 m，最大净高15.2 m。高义口站附属结构设风井2座、电梯井1座、1个安全出入口和4个出入口(其中1号和4号为预留出入口)。车站平面位置见图1。

图1 高义口车站平面图Fig.1 Plan layout of Gaoyikou station

车站原状埋深12～22 m，Ⅳ级围岩，为部分深埋部分浅埋暗挖车站;但由于车站上方地表为待开发用地，进行场平施工，场平施工后车站埋深为7～8 m，为超浅埋隧道。车站采用复合式衬砌结构，采用钻爆法施工。施工时，通过施工通道，作为施工运碴、材料设备进出的临时通道。

2 工程地质与水文地质

车站范围内出露的地层由上而下依次为第四系全新统人工填土层、残坡积层及侏罗系中统上沙溪庙组沉积岩。表层人工填土层主要为素填土，厚度约3～5 m;表层坡积层主要为粉质黏土，厚2～5 m;车站埋深范围内为侏罗系中统上沙溪庙组沉积岩，主要为砂质泥岩和砂岩，围岩级别Ⅳ级。本工程场地位于悦来向斜东翼，岩层单斜产出，岩层产状:340∠9°。基岩中主要发育2组裂隙。

高义口站位于嘉陵江左侧及深切溪沟——张家溪左岸，地形切割较大，总体不利于地下水的赋存，属水文地质条件简单的区域。场地覆盖层薄，大气降水后大部分沿斜坡排泄至低洼处，少部分沿基岩裂隙渗入基岩形成基岩裂隙水。场区地下水一般不具腐蚀性。

3 设计概况

高义口车站为地下双层岛式车站，采用“曲墙+仰拱”的五心圆马蹄型断面。采用钻爆法施工，围岩级别为Ⅳ级，车站主体最大开挖宽度为20.740 m，高17.244 m，属于特大断面暗挖隧道，采用“双侧壁导坑法”施工。高义口车站附属包括4个出入口(其中2个预留)和2座风道。出入口为直墙拱形断面，暗挖复合衬砌结构，出入口净宽6.5 m，净高4.935 m;风道为曲墙马蹄形断面，暗挖复合式衬砌，风道净宽13.4 m，净高12.33 m。

车站主体初期支护采用型钢拱架、中空注浆锚杆、钢筋网、C25早强钢纤喷射混凝土组成，并辅以自进式中空注浆锚杆超前支护措施。二次衬砌采用C40P12钢筋混凝土，隧道防水等级为Ⅰ级，在初期支护和二次衬砌之间设置柔性全包式防水层，并在衬砌拱顶设置注浆孔进行注浆防水。高义口车站施工参数见表1。

4 施工总体施工方案

4.1 高义口车站施工顺序

高义口车站完成由施工通道小断面向车站大断面的转换后，先进行车站左侧壁导坑开挖，右侧壁导坑紧随左侧壁导坑开挖，错开安全距离10 m，双侧壁导坑开挖完后，开挖双侧壁核心土20 m，开始拼装模板台车，二次衬砌紧随开挖及初期支护施工。

为保证车站总体工期，当大里程方向左侧壁导坑开挖支护完成20 m后，立即组织车站往小里程方向左侧壁导坑开挖，同理组织右侧壁导坑开挖。先开挖上台阶，当开挖至各出入口及风道相交处时，上导坑继续开挖，待主体结构通过后，切割风道接口部位钢架，再进行风道开挖。高义口车站施工步序见图2，施工顺序见图3。

表1 高义口车站断面施工参数表Table 1 Construction parameters of the cross-section of Gaoyikou station

图2 高义口车站施工步序图Fig.2 Construction schedule of Gaoyikou station

4.2 主要工程施工方案

高义口车站隧道采用双侧壁导坑法施工，出入口通道采用上下台阶法施工，风道采用单侧壁导坑法施工。车站开挖由施工通道分别向大小里程2个方向开挖;由于车站上方为场平施工区域，大里程方向高程较低，开挖由大里程方向向小里程方向开挖，大里程方向最先开挖至场平标高。拱墙衬砌由车站小里程向大里程方向衬砌，3部和4部核心土须等待衬砌紧跟后方能拆除。由于车站上方场平施工、洞身埋深较浅及紧靠离悦来立交、金兴大道及规划大道的影响，车站洞身开挖采用履带液压地质钻机钻设减震孔。减震孔施工完成后，核心土进行控制爆破，掏槽区设中空大孔减震，减震带到开挖边线部分进行二次爆破。车站大里程方向2号风道与车站交叉，为确保道路、立交及上方场平施工安全，车站右1部施工至车站大里程端头后，进行2号风道开挖，2号风道开挖采用静态爆破方式进行。

5 主要施工方法及施工工艺

5.1 转换通道施工

施工通道与车站隧道正交于里程K8+664.85处，由于车站隧道断面大，施工通道与车站主洞在墙部和大拱脚处相交相接，受力复杂，须精心组织，确保施工安全。

在通道施工至与车站边墙初支相切处时，设“现浇钢筋混凝土门柱+H型钢横梁”组合门架，以支撑车站隧道开口处的初支格栅钢架。从车站衬砌内轮廓往外2.5 m范围的施工通道采用40 cm厚二次衬砌进行加强。交叉口处通道初期支护及二次衬砌施工完毕强度达到85%以后，开始车站洞室扩挖。通道进车站采用转换通道逐渐爬高至主洞拱顶外，将主洞拱部范围开挖出来，施工通道开挖至车站主体隧道初支外轮廓后，采用人工方式扩挖门柱基础、门柱及门架横梁，扩挖完成后及时喷射5 cm厚C20混凝土封闭岩面，门柱坑壁岩面施作φ25药卷锚杆，间距2.0 m，长3.5 m带0.3 m弯折，然后绑扎门柱基础、门柱钢筋及柱顶地脚螺栓，安装模板，浇筑C30混凝土。待门柱混凝土达到设计强度后，开始安装门架横梁。门架横梁由2根长度7.5 m的HM400×300型钢拼装而成，每根H型钢分为2.4 m+2.7 m+2.4 m 3段，接头采用钢板及M16高强螺栓连接，门架横梁端部采用钢板与M30预埋地脚螺栓与门柱连接(如图4所示)。门架横梁采用装载机提升安装，钢梁安装完成后，喷射10 cm的C25混凝土封闭。开挖至施工通道对面车站边墙后，分段拆除临时门架支撑，开始向大小里程向开挖挖车站主体隧道，转入车站正常施工。

5.2 车站主体隧道减震施工

车站隧道均采用双侧壁导坑法进行开挖，严格按照1.5 cm/s的震速要求进行控制爆破。由于车站上方场平施工、洞身埋深较浅及紧靠离悦来立交、金兴大道及规划大道的影响，车流量较大，车站洞身开挖采用履带液压地质钻机钻设减震孔，考虑到钻机的高度，在开挖边线内约0.5～0.8 m位置钻孔取芯。拱部减震孔施工采取渣土回填至距洞顶3 m高位置，台阶长约为5 m，机械设备在该台阶上进行钻孔施工;减震孔的高度下降，该台阶高度随之下降，直至施工完毕为止。

减震孔施工完成后，核心土进行控制爆破，掏槽区设中空大孔减震。减震带到开挖边线部分进行二次爆破，每循环进尺控制在0.6～0.8 m，根据监控量测情况进行调整。

减震带采用履带式潜孔钻机(履带液压地质钻机)钻设，钻孔采用φ150孔。中空减震孔采用履带式潜孔钻机外钻设，钻孔采用φ150大孔，环向间距为30 cm，共布设两圈(如图5所示)。每次钻孔长度控制在10 m以内。

图5 隧道减震孔布置图Fig.5 Layout of shock absorption holes

5.3 车站主体隧道与2号风道交叉口处施工方法

由于2号风道车站上部交叉处位于车站隧道断面的弧形部位，且围岩破碎，不能承重、周边环境复杂(紧靠离悦来立交、金兴大道及规划大道，车流量较大，且车站上方场平施工车辆须通过此段)。为保证施工安全，当车站主体开挖到距附属结构处，继续施工，车站主体全部通过后，喷射混凝土强度达到100%后，再破除风道接口部位的喷射混凝土，切割1号风道接口部位钢架，再进行风道施工，风道采用CD法施工，风道开挖采用采用静态破碎剂胀裂岩石、液压锤破碎岩石、人工手持风镐修整成型的方法，严格控制炸药量。风道开挖在导坑周边初期支护和临时支护，架设型钢钢架，并设锁脚锚杆(见图6)。同时，在洞口段，拱顶120°范围内设置R25自进式中空注浆锚杆，长8.0 m，环距0.4 m，纵距3.5 m，外插角10°，共布设2环。同时为防止道路及车站上方车辆对交叉口的影响，在交叉口段上方50 m范围内的道路上满铺10 mm后钢板，较少车辆行驶对隧道扰动。

图6 风道接口纵断面图Fig.6 Longitudinal cross-section of connection of ventilation tunnel

5.3.1 静态爆破辅助机械人工开挖

2号风道开挖采用静态破碎剂胀裂岩石、液压锤破碎岩石、人工手持风镐修整成型的方法，出碴采用人工转运至出入口明挖段地面后由机械装车外运。

1)施工工艺流程

静态爆破施工工艺流程为施工前准备—爆破设计—钻孔—装药—机械结合人工二次破碎—开挖出碴。

2)施工工艺及主要技术措施

①设计布眼。布眼前首先要确定至少有一个以上临空面(自由面)，钻孔方向应尽可能做到与临空面(自由面)平行。孔距与排距布置见表2和表3。

表2 孔距与排距布置表Table 2 Layout of row pitch and array pitch

2号风道地质多为砂质泥岩和砂岩，岩体较完整，且无临空面，因此孔距×排拒采用20 cm×20 cm。

开挖钻孔孔径为φ42 mm，孔深为1.0 m(开挖循环进尺0.5～1.0 m)，静态破碎剂延孔深全长装药。

表3 布孔设计参数表Table 3 Parameters of pitch design

②钻孔。孤立的岩石和混凝土块钻孔深度为目标破碎体80% ～90%;大体积需要分步破碎的岩石和混凝土块，钻孔深度可根据施工要求选择，一般在1～2 m较好，本设计为1.0 m。装药深度为孔深的100%。

③二次破碎及开挖出碴。采用液压岩石破碎机分解开裂的岩石，局部小块孤石采用人工手持风镐破除由机械装车外运。

5.3.2 2号风道与主体隧道交叉口衬砌施工

当2号风道开挖支护完成后，须等待主体隧道拱墙衬砌跟进至2号风道交叉口边缘，此时严禁开挖交叉口段主体隧道3部和4部核心土。为防止出现群洞效应，需先施工2号风道交叉段2.5 m范围内的拱墙衬砌(含2号风道与主体隧道交叉口中间部位的立柱及顶部暗梁)，2号风道与车站主体交叉口断面图见图7。2号风道交叉口处拱墙衬砌强度达到75%后方可分段进行车站主体核心土开挖，开挖长度不得超过9 m。

图7 2号风道与车站主体交叉口断面图Fig.7 Cross-section of the crossing between No.2 ventilation tunnel and main station body

6 结论

本文通过通道进入车站主体转换施工、周边钻设减震孔减震施工、静态爆破施工等辅助施工措施，与浅埋暗挖法施工理念进行有效结合，不但进一步拓宽了浅埋暗挖法的适用范围，而且有效降低了施工对周边环境的影响，提高了施工的机械化程度，加快了施工进度。

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