李 强/LI Qiang

(中铁建十六局集团地铁工程有限公司，北京 100018)

1 工程概况

青岛地铁1 号线暗挖车站江苏路站穿越地层以花岗岩为主，是1 号线中段重点工程。江苏路站位于胶宁高架南侧，与高架桥平行布设，车站为地下双层岛式车站，有效站台长度118m。车站起止里程为K35+221.200～K35+426.800，车站总长205.6m。主体明挖结构采用双层双柱三跨框架断面，暗挖结构采用双层（单层）初支拱盖断面。车站所处位置地形起伏较大，西端高东端低，地面高程相差近15m。暗挖主体拱顶埋深0.8～19.5m，覆岩3.0～13.8m，部分暗挖段下穿28 号楼房，车站共设置2 组风亭和3 个出入口，其中1 个为安全口（图1、图2）。

图1 江苏路站总平面图

图2 江苏路站与28号楼房关系图

车站主体暗挖段地层主要是第四系全新统人工填土层（Q4ml）及上更新统冲洪积层（Q3al+pl）。基岩包含燕山晚期侵入花岗岩（γ53）及石英二长岩（ηO53），局部侵入细粒花岗岩（γχ53）、花岗斑岩（γπ53）岩脉，受次生构造物影响，部分钻孔中揭露有相应岩性的构造岩。暗挖段地质从上到下地层分别是素填土、粉质黏土、碎石土、强风化花岗岩，部分地段进入中风化岩。

2 拱盖法施工方法

地铁暗挖车站开挖主要施工方法有多种，主要为台阶法、CD 法及双侧壁导坑法等。江苏路站暗挖段主要采用双侧壁导坑法与CD 法相结合施工，具体施工原理为：先分三步进行开挖施工；开挖完成后，先施工拱部二衬结构，后进行下层开挖施工，采用倒八字形式进行开挖施工，分6 步爆破施工，后进行下层结构施工。具体施工顺序为：仰拱清底→仰拱防水铺设→施作保护层→仰拱钢筋绑扎→仰拱模板安装、加固→仰拱混凝土浇筑→仰拱回填→侧墙基面处理→负二层侧墙及中板防水施作→侧墙钢筋绑扎→侧墙及中板模板安装、加固→侧墙及中板混凝土浇筑→中板以上部分侧墙钢筋绑扎→模板安装、加固→侧墙混凝土浇筑施工[5-6]（拱部施工步骤类似）。施工步序如图3 所示。

图3 拱盖法工法施工步序示意

具体施工步骤如下。

1）拱部施作超前小导管及大管棚，分步开挖上断面①、②部岩体，并架立对应格栅拱架及临时支撑。

2）开挖上断面③部岩体，并架立格栅拱架及时施工临时支护。

3）分段调仓拆除拱部临时支撑，敷设防水层，施作拱部二衬并预留侧墙施工缝。同时加强监控量测，及时调整分段长度。

4）采用控制爆破技术，按③～⑦部分别开挖车站下层断面。

5）待钢架喷砼到达设计强度后，施工车站防水层和模筑二次衬砌及中部梁、柱、板的二衬结构。

6）施工车站内部结构及装修。

3 施工优化技术

3.1 开挖爆破技术优化

3.1.1 爆破设计方案

根据车站地层考虑，江苏路站主体开挖选用2#岩石乳化炸药。该炸药为抗水工业炸药，不含任何单体猛炸药，敏感性好，做功能力大，抗水性强，安全无毒，爆速为3 200m／s，殉爆距离≥3cm，药卷密度为1.00～1.35g／cm3，经震动、静拉力、钻板、发火可靠性和浸水性等各项试验，近期都适用于无沼气、无矿尘爆炸危险工程的使用，以及巷道控制爆破和水下爆破等工程。

3.1.2 起爆网络设计

暗挖车站主体部分为IV级围岩，采用双侧壁法和CD法开挖，由于段起爆最大药量受周边建（构）筑物及各种管线影响，每次段起爆药量与被保护物距离有关，随着距离的变化，每次起爆1～5 炮，所以起爆网路采取孔外延期，孔外联接雷管使用3 段毫秒延时导爆管，为确保不出现拒爆现象，孔内使用20 段毫秒延时导爆管，导爆管采用簇串联法连接。

起爆顺序为：掏槽眼→辅助眼→周边眼→底板眼，爆破时要有时间间隔，孔内延时毫秒雷管尽可能使用高段雷管，以改善爆破效果和防止地震波叠加而产生较大的地震波并可最大限度减少哑炮，同一段炮孔的装药量应小于允许单响最大药量，前一段爆破要尽量为后一段创造良好的临空面，具体爆破网路如图4～图6，爆破参数详见表1、表2。通过爆破方案优化，爆破振速降低，保证了施工安全，同时也对周边建筑物破坏减小。

表1 双侧壁导坑法左导洞爆破参数表（0.75m）

表2 双侧壁导坑法中导洞爆破参数表（0.75m）

图4 爆破网络图

图5 车站上断面爆破炮眼布置图

图6 车站上断面爆破炮眼布置图

3.1.3 实现光面爆破的技术措施

施工时，必须根据光爆设计严格控制施工。光爆施工流程如图7 所示。

图7 爆破作业流程图

1）布孔要求 ①按照炮眼布置图正确对孔和钻进；②周边眼孔误差不大于±3cm，并保持平行；③掏槽眼掘进眼对孔误差不大于±5cm；④周边眼沿隧道设计边线进行布设，孔眼间距误差控制到位；⑤若遇挂眼困难，炮孔位置可适当调整，但必须保证调整后，相邻各孔间距均匀布置，注意掏槽孔需整体移动，孔间调整范围不得大于其误差值；⑥开挖掌子面平整度较差时，应按实际情况，调整炮眼深度，保证所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一垂直面上。

2）钻孔要求 钻孔严格按照“准、平、直、齐”四要素进行控制，保证打设孔眼深度、孔径、间距，角度等要素符合要求。

3）炮孔验收 炮孔打设完成后，技术员与监理共同进行验收。如检查发现炮孔深度不足，局部少孔或间排距出入太大时一律进行重新打设或补钻。

3.2 车站明暗挖结合处拱顶超前支护优化

3.2.1 拱部增设超前管棚

江苏路站明暗挖结合处拱顶覆土仅有0.8m，暗挖段下穿楼房，施工风险较大，拱顶拟增设∅157mm 大管棚，环向间距0.4m，以提高拱顶支护措施，保证施工安全（图8）。措施优化后，降低了原拱顶覆土较小处施工风险，将原有地质较差部分进行了注浆固结，提高了安全系数。

图8 车站明暗挖结合处护拱图

3.2.2 施工要点

1）测量放线必须严格控制管棚打设位置，最好在开挖轮廓线10cm 以外进行布控，防止管棚侵入车站开挖断面。

2）管棚打设角度要严格控制，平行打设，外插角一般为1～3°，根据实际情况适当调整，并防止相邻管棚相交或碰撞。

3）进场管棚材质按设计要求采购，并经试验检测合格后方可使用。

4）管棚孔打设完成后及时进行验收，经检查合格后第一时间下管。

5）注浆压力要符合设计要求，注浆以管棚周边缝隙及管棚管内填充满为最佳。

3.3 车站暗挖拱顶地面加固措施优化

车站浅埋暗挖进洞处，距离房屋0.5m 以外，拟增设∅800@600 咬合旋喷桩和袖阀管注浆相结合方式进行地面注浆加固，加固范围如图9所示，注浆盲区通过洞内注浆加固消除；加固高度已进入中风化不小于0.5m 为准。房屋周边采用地面注浆加固，加固范围进入房屋基础不小于3m。加固时，需考虑注浆压力对房屋及周边管线的影响，根据现场实际情况控制注浆压力及浆液配比。暗挖拱顶地表方案优化后，车站开挖时拱顶及附件建筑物监测数据稳定，未见异常，施工风险顺利消除。

图9 暗挖拱顶地表加固示意图

3.3.1 袖阀管注浆措施

图9 填充区域为明暗挖交界处地表加固范围，加固方案应采用旋喷桩加固；当确定因地表管线因素制约旋喷加固桩位时，则采取地表袖阀管注浆加固，袖阀管打设角度、注浆压力等参数指标由施工单位根据现场情况通过实验确定，务必保证填充区域内的注浆加固效果。

1）注浆孔按设计要求沿建筑物环向布设，间距为0.4m，施工时控制好孔眼间距。

2）注浆材料采用主要采用水泥浆，注浆采用预埋∅50PVC 袖阀管，后退式分段注浆。

3）袖阀管注浆每一步注浆结束标准：注浆结束标准以压力为主要控制标准，拟定注浆终压力为0.5～2.0MPa，实际注浆时，根据注浆参数及时调整注浆压力。

3.3.2 旋喷桩注浆措施

地表旋喷桩按设计要求采用三管法旋喷，开工计划上1 台旋喷桩机和1 台打孔机，施工时严格控制入岩深度及相邻桩咬合面积，并控制好水灰比，尤其是水泥质量要求（符合设计要求），保证水泥用量满足要求。施工过程中，控制好旋转提杆速度。

3.4 初支拱盖法优化为二衬拱盖法

江苏路站暗挖段下穿偏压楼房，且明暗挖结合处覆土厚度较小，施工风险较大，经对车站暗挖段施工自身、结合周边环境等因素分析，对初支拱盖法进行了优化，将初支拱盖法调整为二衬拱盖法。初支拱盖法优点：二衬采用顺做法施工，与明挖结构施工相似，渗漏水易控制。缺点：①施工工序较多，施工难度较大；②拱部初支暴露时间较长，增加了安全风险；③拱部双层初支段工序复杂，造价增加；④工期较长，增加了施工成本；⑤拱顶覆土厚度要求严格。二衬拱盖法优点：①缩短了拱部初支暴露时间，降低了安全风险；②工序比较简单，单一，施工难度低；③施工进度较快，可缓解上断面施工压力；④施工作业空间较大，有利于机械车辆行驶；⑤整体造价降低。缺点：大拱脚与侧墙相接处浇筑混凝土难度较大，易出现渗漏。

4 监控量测

江苏路站暗挖段为浅埋暗挖隧道，拱顶处涉及楼房、高压电力、自来水等管线，开挖时隧道易发生变形，有失稳塌方的风险；为了控制结构变形、预报施工动态数据，指导科学施工，根据监测数据及时控制险情。主要设有地表沉降、拱顶沉降和净空收敛等监控量测项目。

1）监测点布置 沿暗挖隧道主轴线向两侧对称布置，每2～5m 一个断面。每个断面布设7 个测点，靠近中间部位间距加密至2.0m，两侧按5m 布设，最外侧按10m 布设（图10）。

图10 车站暗挖段地表监测布点图

2）监测结果分析 监测结果如表3、表4 和图11 所示。地表监测累计变量最值点累计沉降-16.89mm，日变换速率为-0.027mm；净空收敛累计变量最值点累计变化-7.02mm，日变换速率为-0.011mm；拱顶沉降累计变量最值点累计变化-8.14mm，日变换速率为-0.013mm。根据监测数据及时态变化曲线图分析，江苏路站暗挖段初支结构稳定，无明显变化，安全可控。

表3 江苏路站暗挖段监测数据时态变化统计表（单位：mm）

图11 江苏路站暗挖段监测数据时态变化曲线图（单位：mm）

5 结论

江苏路站暗挖段安全通过风险源，保证了车站主体结构顺利完成，同时缓解了工期压力。车站经过对开挖支护参数、爆破施工、地表加固、拱盖法等关键技术优化，积累了下穿楼房施工的宝贵经验。在今后施工中，仍有一些技术措施需要研究，如暗挖大拱脚接口处易渗漏、先施工拱盖爆破时易污染、损坏拱顶等问题。初支拱盖法与二衬拱盖法对比，没有严格的好与坏，只是适用地层、环境不同而已。