摘 要：施工方法對(duì)地鐵車站和區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)型式的確定以及地鐵土建工程造價(jià)有決定性影響。施工方法的選擇，受沿線工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、周圍環(huán)境條件、線路平面位置、隧道埋置深度等多種因素的制約，同時(shí)對(duì)施工期間的地面交通和城市居民的正常生活、施工工期、工程的難易程度等產(chǎn)生直接影響。
關(guān)鍵詞：地鐵 車站 區(qū)間隧道 施工方法
1、工程背景及地層條件成都地鐵一號(hào)線北起動(dòng)物園，南至華陽(yáng)兩江寺，線路總長(zhǎng)26.7km，成都市地鐵—期工程為地鐵一號(hào)線的一部分，北起紅花堰，南至規(guī)劃的世紀(jì)廣場(chǎng)，線路總長(zhǎng)15.15km.位于成都平原東部前緣，屬岷江沖洪積、冰水沉積形成的扇狀向東和東南微傾斜的寬闊平原?；鶐r埋藏較深，工程建筑的持力層及圍巖主要是第四系松散地層，但不同的地貌單元，巖性及巖土組合也有較大差異。地鐵線路通過(guò)地段上部為人工填筑層，可塑粘土或粉質(zhì)粘土、粉土，下部為卵石土，卵石粒徑大部分為4-9cm左右，部分大于12cm，并含有少量的漂石（粒徑大于20cm），卵石含量占75％—85％（重量比），充填中砂、礫石，稍密～密實(shí)，其下為白堊系上統(tǒng)灌口組泥巖，泥巖面埋深14～30m，j暇基巖埋置深，南段基巖埋置較淺。工程范圍內(nèi)地下水系為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水兩種類型。孔隙潛水主要埋藏于砂卵石地層中，地下水位埋藏較淺，水量豐富，滲透系數(shù)K=10—20m／d，補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水和地表河流、溝渠?；鶐r裂隙水主要賦存于泥巖風(fēng)化裂隙帶中，含水層厚20m左右，K=0.3～1.2m／d，裂隙水不發(fā)育，徑流條件差，主要為孔隙潛水補(bǔ)給。地鐵—期工程范圍的地震基本烈度為七度。
2、車站結(jié)構(gòu)型式與施工方法綜合比選地鐵地下車站的施工方案及結(jié)構(gòu)型式的選擇主要應(yīng)根據(jù)下述幾個(gè)方面的綜合比選確定。
（1）車站功能比較地下車站功能主要從車站使用效果和運(yùn)營(yíng)條件兩方面來(lái)體現(xiàn)，而車站使用的效果比較又體現(xiàn)在客流組織及集散能力，設(shè)備用房布置，運(yùn)營(yíng)管理和地下空間利用等綜合功能上面。
?。?）施工難度比較主要從工程本身的施工難度、施工前期準(zhǔn)備工作實(shí)施的難易程度、工期及施工安全等方面來(lái)評(píng)價(jià)。具體體現(xiàn)在施工技術(shù)的成熟性、地面沉降的控制、房屋拆遷、管線改移及處理措施等。
?。?）施工對(duì)環(huán)境的影響施工對(duì)環(huán)境的影響著重體現(xiàn)在對(duì)城市交通的影響、對(duì)城市居民生活的影響、對(duì)商業(yè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的影響以及環(huán)境污染等方面。特別是在交通繁忙地段的地鐵車站，如采用明挖法施工，其地面交通組織的成敗是關(guān)系到施工方案能否成立的關(guān)鍵所在。
根據(jù)上述原則結(jié)合成都市地鐵一期工程，沿線工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、周圍環(huán)境等情況，經(jīng)綜合分析比較在地下車站埋置較淺，且具備明挖施工條件的采用明挖法或蓋挖法施工。而沿線的地下車站所處地質(zhì)地層一般均為雜填土，淤泥質(zhì)土、粉細(xì)砂，而廣泛分布的沙礫卵層則厚達(dá)5-30m，其頂面一般在地面以下3-10m，該層為成都市工程建筑的天然良好地基，而所有地鐵車站基坑底也基本位于本層。因此經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合分析比較，地鐵一期工程地下車站的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要采用人工挖孔樁，它是既經(jīng)濟(jì)，施工進(jìn)度快，又是技術(shù)成熟的圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式，也是在目前我國(guó)南方城市地下基坑支護(hù)常用的型式。但在車站基坑較淺，地面環(huán)境開(kāi)闊，地面和地下建（構(gòu)）筑物少的地段，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)可采用土釘墻或放坡噴錨支護(hù)型式。由于火車南站地鐵站位于鐵路股道之下，只有考慮暗挖施工，構(gòu)型式為雙孔結(jié)構(gòu)，在站臺(tái)上將中隔墻開(kāi)孔連通。一期工程其余車站主體結(jié)構(gòu)可根據(jù)車站使用功能等要求，布置成雙層多跨，三層多跨等框架結(jié)構(gòu)型式。
3、區(qū)間隧道施工方法比選
3.1明挖法明挖法一般可適用于各種不同的工程地質(zhì)條件。明挖法施工工藝簡(jiǎn)單、
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技術(shù)成熟、進(jìn)度快、防水效果好、風(fēng)險(xiǎn)小。明挖法施工，根據(jù)基坑開(kāi)挖深度及場(chǎng)地條件可采用放坡開(kāi)挖、土釘墻、排樁等圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式。在基坑開(kāi)挖前先進(jìn)行管井井點(diǎn)降水，使地下水位降至基坑底面以下不少于0.5m后方可進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑開(kāi)挖施工。鑒于地鐵一期工程區(qū)間隧道采用明挖施工段范圍內(nèi)的環(huán)境、地下管線、地質(zhì)以及周邊建（構(gòu)）筑物等情況，推薦采用土釘墻作為主要的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。若位于立交橋地段，為確保施工期間橋梁結(jié)構(gòu)的安全，采用排樁加內(nèi)支撐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式。成都地區(qū)采用土釘墻作為基坑開(kāi)挖的圍護(hù)結(jié)構(gòu)在技術(shù)上已比較成熟，它具有造價(jià)低、施工進(jìn)度快、用料省的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)明挖法隧道埋置較淺時(shí)，工程造價(jià)低于暗挖法隧道。因此，在交通疏解、地下管線、周圍環(huán)境許可的條件下，區(qū)間隧道可盡量抬高軌面標(biāo)高，使之置于較小的埋置深度，為明挖法施工創(chuàng)造條件，從而降低工程造價(jià)，加快工程進(jìn)度。成都市地鐵一期工程線路一般位于主干道下或居民密集區(qū)域，交通繁忙、地下管線密集，增加了明挖法施工的困難。因此，進(jìn)行合理的交通疏解，減少對(duì)地面交通的干擾，減少地下管線的拆遷是關(guān)系到明挖拖工能否成功的關(guān)鍵。一期工程中在兩端出地面的過(guò)渡段和出入段線的過(guò)渡段以及小天竺至火車南站區(qū)段內(nèi)個(gè)別區(qū)間，若條件允許擬采用明挖法施工。
3.2、礦山法地鐵區(qū)間隧道采用礦山法施工是近年來(lái)為適應(yīng)城市淺埋隧道的需要而發(fā)展起來(lái)的一種施工方法，也稱淺埋暗挖法。目前在我國(guó)地鐵區(qū)間隧道建設(shè)中已廣泛采用。淺埋暗挖法施工，工藝簡(jiǎn)單、靈活，并可根據(jù)施工監(jiān)控量測(cè)的信息反饋來(lái)驗(yàn)證或修改設(shè)計(jì)和施工工藝，以達(dá)到安全與經(jīng)濟(jì)的目的。
根據(jù)成都市地鐵一期工程沿線工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，采用礦山法施工時(shí)，若采用區(qū)間隧道置于基巖的深埋方案，將會(huì)大大減小施工的難度，降低隧道工程造價(jià)。但是由于基巖埋置較深，區(qū)間隧道底面標(biāo)高將會(huì)降至地面以下25～40m左右，相應(yīng)的車站埋深加大，造成工程投資增加口，對(duì)乘客也不方便。根據(jù)國(guó)內(nèi)外地鐵建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合成都市地鐵一期工程的具體情況，深埋方案不宜采用。因此，當(dāng)采用礦山法施工時(shí)，區(qū)間隧道基本位于飽水的砂卵石層中。在這種無(wú)膠結(jié)、穩(wěn)定性差的砂卵石層中施工，必須采取有效措施防止開(kāi)挖過(guò)程中圍巖坍塌并控制地面沉降，確保施工安全及減小對(duì)周圍環(huán)境的影響。
在飽水的砂卵石地層中采用礦山法施工的前提條件是必須超前進(jìn)行施工降水，根據(jù)大量的工程經(jīng)驗(yàn)證明，成都地區(qū)在砂卵石地層中實(shí)施施工降水足可行的。由于砂卵石層密實(shí)，降水引起該層的沉降值不大，但是降水會(huì)造成上覆土層的固結(jié)沉降，這對(duì)于置于上部回填土及粘性土上的大量地下管線和淺基礎(chǔ)房屋會(huì)帶來(lái)一定的危害。因此施工前應(yīng)對(duì)周圍地下管線情況（建設(shè)年代、基礎(chǔ)形式、材質(zhì)、接頭等）及房屋基礎(chǔ)情況進(jìn)行調(diào)查，并在施工全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)反饋信息，以便采取相應(yīng)的對(duì)策，確保建筑物及地下管線的安全。
由于砂卵石土層松散，無(wú)膠結(jié)，本身無(wú)自穩(wěn)能力，因此開(kāi)挖前必須在拱部采用管棚進(jìn)行超前支護(hù)，控制圍巖的變形，防止隧道上方圍巖坍塌。并通過(guò)管棚對(duì)地層進(jìn)行注漿加固，使拱部砂卵石層得到膠結(jié)，形成注漿加固圈，以提高砂卵石層的自穩(wěn)能力。施工時(shí)原則上應(yīng)少擾動(dòng)圍巖，宜采用管超前、短臺(tái)階、短進(jìn)尺，環(huán)形開(kāi)挖留核心土，及時(shí)施作初期支護(hù)，并修建仰拱盡快形成封閉結(jié)構(gòu)，勤量測(cè)及時(shí)反饋信息。雙線隧道宜采用中隔板加設(shè)臨時(shí)仰拱即CRD工法。采用管棚、注漿等對(duì)地層進(jìn)行預(yù)加固及在其初期支護(hù)背后進(jìn)行回填注漿。
成都市順城街人防工程人行通道所處的地質(zhì)條件及周邊環(huán)境類似地鐵暗挖區(qū)間隧道。因此，人行通道的建成，是地鐵區(qū)間隧道采用礦山法施工的一次成功的嘗試，為地鐵工程提供了十分寶貴的經(jīng)驗(yàn)，也提出了工程中須解決的技術(shù)問(wèn)題。人行通道施工時(shí)曾考慮了小導(dǎo)管超前注漿加固和長(zhǎng)管棚超前注漿加固兩種方案。小導(dǎo)管施工簡(jiǎn)單、靈活，無(wú)須大的鉆機(jī)設(shè)備，可加快施工進(jìn)度，費(fèi)用較低。但根據(jù)多組小導(dǎo)管成孔試驗(yàn)結(jié)果證明，在這種密實(shí)的砂卵石地層中，用一般鐵路隧道常用的鑿巖機(jī)鉆孔，成孔困難，由于卵石卡鉆導(dǎo)致無(wú)法鉆進(jìn)，也無(wú)法插入鋼管，故最終采用了潛孔錘沖擊旋轉(zhuǎn)跟管鉆進(jìn)成孔工藝，邊鉆進(jìn)邊跟管，形成旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，沖擊跟管，巖芯管攜出砂石之循環(huán)作業(yè)系統(tǒng)，采用大管套小管的長(zhǎng)管棚方案，取得了成功。但是在成都市地鐵一期工程長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里的區(qū)間隧道中采用長(zhǎng)管棚技術(shù)是不現(xiàn)實(shí)的，也是不經(jīng)濟(jì)的，只有采用小導(dǎo)管注漿方案。
因此，如何從設(shè)備工藝上解決小導(dǎo)管成孔技術(shù)是能否采用礦山法施工的關(guān)鍵及風(fēng)險(xiǎn)所在。另外，施工期間大范圍較長(zhǎng)時(shí)間的降水對(duì)周圍建筑物及地下管線的影響也要有充分的估計(jì)，為此必須做好調(diào)查和勘探工作，以便采取相應(yīng)的必要措施，確保安全。
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