楊守梅，桂 婷

（廣州地鐵集團有限公司，廣東 廣州 510380）

1 工程概況

廣州市軌道交通8號線北延段某車站位于廣州市西增路與內(nèi)環(huán)路交叉路口南側(cè)，為廣州地鐵5號線與8號線換乘站，車站兩端為盾構(gòu)區(qū)間，如圖1所示。車站為地下2層14m島式站臺車站，車站全長182.6m，車站基坑開挖深度為16.99～22.5m。

圖1 車站周邊條件

1.1 周邊條件

（1）本站址范圍1號古樹，在主體基坑內(nèi)，樹冠約7m，如圖2所示；2號古樹位于車站西南側(cè)，距離基坑約5m，向遠離基坑一側(cè)傾斜，樹冠約5m，如圖3所示。

圖2 1號古樹

圖3 2號古樹

（2）在車站東北側(cè)與既有5號線車站南站廳進行換乘。

（3）車站北側(cè)為內(nèi)環(huán)路高架橋，橋梁樁基距離車站約16m；車站西側(cè)有好又多（A13，距離車站10.6m）、四棟A8房屋（與車站最小距離約3.7m）；車站東側(cè)有荔灣第二人民醫(yī)院（A4，距離車站4.5m）、二汽西灣路東B棟（A9，距離車站5.1m）、既有5號線南站廳。

1.2 地質(zhì)條件

根據(jù)車站的地質(zhì)勘察報告，開挖范圍內(nèi)的主要地層為：素填土、雜填土層<1>、中粗砂層<3-2>、軟塑狀粉質(zhì)黏土層<4N-1>、可塑狀粉質(zhì)黏土層<4N-2>、硬塑狀粉質(zhì)黏土層<4N-3>、河湖相沉積淤泥層<4-2A>、河湖相沉積淤泥質(zhì)土層<4-2B>、可塑狀泥質(zhì)粉砂巖殘積土層<5N-1>、硬塑狀泥質(zhì)粉砂巖殘積土層<5N-2>、碎屑巖全風化帶<6>、碎屑巖強風化帶<7-3>、碎屑巖中風化帶<8-3>、碎屑巖微風化帶<9-3>。地層的主要力學性能指標如表1所示。

表1 巖土主要力學性能指標表

1.3 水文條件

地下水類型為第四系松散層孔隙水和碎屑巖基巖裂隙水。第四系松散層孔隙水主要賦存于沖洪積中粗砂<3-2>中，透水性中等，僅為厚0.6m的透鏡體，水量有限；第四系其他土層中的人工填土透水性一般，而淤泥質(zhì)土及沖洪積、殘積土層透水性微弱。碎屑巖基巖裂隙水主要賦存在白堊系碎屑巖強、中風化帶中，強風化巖呈半巖半土狀或碎塊狀，風化裂隙發(fā)育。

1.4 主要控制性因素

（1）東北側(cè)為既有5號線南站廳，西側(cè)為多、高層房屋，限制了車站在東西方向的平移挪動。

（2）車站北側(cè)為內(nèi)環(huán)路高架橋及內(nèi)環(huán)路、南側(cè)存在古樹，限制了車站在南北方向的平移挪動。

（3）站址范圍有兩顆古樹，需對其采取保護措施。因受車站拆遷進度影響及古樹保護的需要，按時間先后順序，研究過兩個方案：①過古樹段局部單線暗挖方案；②拆遷受阻段左右線暗挖、開通初期地鐵車輛在車站不停站的“暫時飛站”方案。

2 過古樹段局部單線暗挖方案

2.1 古樹段保護的原則

根據(jù)相關(guān)法規(guī)，確定了“古樹保護優(yōu)先、優(yōu)化站位方案以避讓古樹”的原則。

2.2 車站規(guī)模及站位調(diào)整研究

受周邊條件及車站本身的影響，車站主體站位及規(guī)模均不具備調(diào)整性。具體如下：（1）受車站東側(cè)荔灣第二人民醫(yī)院、二汽西灣路東B棟、既有5號線南站廳等建筑物影響，車站無法往東南側(cè)移動。（2）根據(jù)1號古樹的位置，即使車站壓縮至11m島式站臺依然無法避開1號古樹。（3）該站作為換乘站客流量大，5號線車站僅預(yù)留了南站廳換乘的條件，8號線車站宜按14m站臺進行設(shè)計。

2.3 不調(diào)整站位和車站規(guī)模情況下的方案研究

（1）古樹保護。在古樹保護優(yōu)先、車站主體站位及規(guī)模均不具備調(diào)整性的前提下，研究優(yōu)化方案如下：①1號古樹。車站主體結(jié)構(gòu)左線局部暗挖法通過，對1號古樹進行原址保護。方案調(diào)整后，1號古樹距離圍護樁距離約為南側(cè)4.0m、北側(cè)4.3m、東側(cè)10.6m、西側(cè)5.5m，保證樹根保護面積大于樹冠面積；底部距離礦山法隧道大約7m，古樹下方不采用注漿等地層改良措施，避免注漿對古樹產(chǎn)生危害。②2號古樹。調(diào)整風亭、出入口位置對古樹2進行原地保護。方案調(diào)整后距離東側(cè)最近圍護樁由原方案2m增加至6.7m，其余三面均維持古樹原狀。③古樹的具體保護措施。首先，劃定保護區(qū)域，采用下部砌圍墻2m高，墻上張鋼絲網(wǎng)封閉圍護。設(shè)置禁區(qū)標志，專人負責值班。其次，基坑和隧道開挖前，即進行監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。再次，基坑施工階段，在古樹一側(cè)，重點防護，杜絕物體飛出傷害樹木。最后，聘請植物專家作為顧問，定期來現(xiàn)場，對保護措施提出建議。調(diào)整方案總平面圖如圖4所示。

圖4 調(diào)整方案總平面圖

（2）建筑方案。站位不變，車站長度向南延長3m，在1號古樹的位置采取局部暗挖，如圖5所示。為避讓古樹，采用暗挖方案減小了車站面積，犧牲了部分功能，如車站使用空間變得狹小、站內(nèi)公共衛(wèi)生間無法設(shè)置等。因此需加大原外掛部分的面積以滿足地鐵車站使用功能。車站主體和外掛部分增加建筑面積約1570m2，附屬增加建筑面積約300m2。南端風亭設(shè)置為高風亭，風口距離A8樓滿足15m的環(huán)評要求。

圖5 1號古樹處暗挖隧道斷面圖

（3）結(jié)構(gòu)方案。受古樹影響的局部車站左線站臺層按噴錨構(gòu)筑法進行施工，采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)形式。初期支護采用噴混凝土、鋼筋網(wǎng)和型鋼鋼架，二襯采用鋼筋砼。超前支護措施采用雙層φ108大管棚，開挖采用CRD法。隧道主要在粉質(zhì)黏土和強風化層中穿行。其余結(jié)構(gòu)采用半蓋挖法施工，圍護結(jié)構(gòu)采用Φ1000@1150mm鉆孔+內(nèi)支撐。礦山法隧道在車站南端盾構(gòu)端頭主體結(jié)構(gòu)頂板預(yù)留盾構(gòu)吊出孔施工完成后進行施工。

2.4 存在問題

（1）對古樹的影響。近距離基坑的開挖以及暗挖法施工等，都會對地層進行一定的擾動，地下水流失；平面上在四面均修筑了圍護結(jié)構(gòu)，暗挖隧道頂部距離古樹約8.2m，會造成古樹水分供應(yīng)不足等。同時根據(jù)廣州6號線首期的經(jīng)驗，對古樹采取保護仍然無法避免古樹的死亡。因施工過程中對古樹的生存環(huán)境造成無法控制的影響，古樹是否能夠存活無法預(yù)估。

（2）車站使用功能。①由于站臺部分暗挖，原布置于站臺層小里程端的公共衛(wèi)生間需取消。②四號出入口為躲避古樹需向北側(cè)移動，致使通道距離進出入閘機較近，對客流組織不利。

（3）前期工程。臨時借地增加約360m2，施工圍蔽緊貼車站西側(cè)A8居民樓設(shè)置，對其進出造成影響，協(xié)調(diào)難度增加。

（4）施工風險。①本方案局部明暗挖結(jié)合施工，施工難度增大，須保證接口處明挖基坑的安全穩(wěn)定。②為避免破壞樹根以及影響其周圍的生長壞境，超前支護措施僅采用了雙層加密大管棚，取消了超前小導管和拱頂錨桿，對暗挖施工有不利影響。③暗挖施工過程中，如遇臺風等極端天氣時，須停止暗挖施工，以避免古樹將天氣等不利自然荷載傳給拱頂土體，造成施工安全風險。④施工過程中須對古樹的生長環(huán)境進行緊密監(jiān)測，如地下水位、水質(zhì)和土體質(zhì)量等因素。然而由于不可抗力的外界因素和施工過程中對土體造成的必然擾動，使得古樹的存活仍然無法預(yù)估。

3 左右線暗挖“飛站”方案

3.1 左右線暗挖“飛站”方案背景

2012年底本站完成初步設(shè)計審查，進入施工圖設(shè)計階段。但車站西南側(cè)房屋拆遷進度緩慢，至2017年2月施工單位仍未進入現(xiàn)場開始施工，如等待房屋拆遷完成后再開始土建施工，將不能滿足工期要求。且車站南端場地較小、管線較多，按常規(guī)的明挖方案施工困難，且交通疏解、管線改遷的工作量大，因而研究了車站南端左右線暗挖“飛站”方案。至2017年2月尚未完成拆遷的房屋如下圖未能拆除房屋如圖6所示。

圖6 未拆遷房屋平面圖

3.2 建筑方案

（1）總平面圖。由于房屋拆遷進度緩慢，為保證8號線北延線通車要求，考慮暗挖通過無法拆遷的房屋。小里程端往大里程方向40.4m范圍內(nèi)左右線采用暗挖法施工。由于本站1號風亭組位于未拆遷房屋范圍內(nèi)，即在房屋未拆遷之前亦無法實施，考慮實施車站大里程端的2號風亭組，滿足區(qū)間送排風要求。本站在1號風亭組實施前暫不開通，8號線北延段開通運營后，地鐵車輛在本站不停站直接通過，以下簡稱“暫時飛站”，如圖7所示。

圖7 “暫時飛站”總平面圖

（2）站廳層：①因站臺層改為暗挖，原站廳層小里程端設(shè)備房間移至外掛設(shè)備區(qū)，僅保留必要的活塞機械風室、排風室；②外擴公共區(qū)兩跨，調(diào)整進出站閘機布置，兩側(cè)出站中間進站，優(yōu)化進出站客流流線；③外擴部分增加便民設(shè)施布置、優(yōu)化公共區(qū)衛(wèi)生間布置，完善服務(wù)功能；④取消公共非付費區(qū)E軸柱子，使非付費區(qū)空間更加寬敞、流線更清晰無阻擋。

（3）站臺層：①小里程端左右線均暗挖，活塞風從隧道夾層進出；②原小里程端區(qū)間人防隔斷門因改暗挖隧道取消，改設(shè)至彩虹橋站大里程端；③外擴區(qū)域為主要設(shè)備管理用房區(qū)。

（4）覆土層：由于站廳層公共區(qū)外擴，壓縮設(shè)備區(qū)，環(huán)控機房及風道人防門設(shè)置于覆土層，覆土層結(jié)構(gòu)頂板頂面出現(xiàn)狀地面約250mm，并考慮未來建設(shè)低矮商業(yè)建筑（1～2層便利店等）的預(yù)留條件。

（5）活塞風：由于小里程端左右線改為暗挖，左線活塞風由原修初方案的側(cè)面進出改為暗挖隧道夾層進出，隧道夾層過風斷面面積約20m2，如圖8所示，滿足活塞風要求?；钊L路徑為：從左線線屏蔽門起點里程位置進入隧道夾層，經(jīng)明挖段南端中板孔洞至站廳層，過人防門后從主體頂出，滿足與周邊建筑A8的環(huán)評間距要求，如圖9所示。整個活塞風路徑總長約48m，滿足規(guī)范要求。

圖8 左右線暗挖斷面

圖9 活塞風路徑

3.3 結(jié)構(gòu)方案

（1）大斷面暗挖設(shè)計措施。在南端左右線增加礦山法暗挖車站，且為滿足隧道活塞風過風面積及區(qū)間盾構(gòu)空推吊出的要求，暗挖斷面采用11.88m（寬）×11m（高）大斷面。鑒于此暗挖段左線位于古樹下方，為盡量避免注漿對古樹存活、生長的不利影響，對拱頂?shù)貙颖M量不注漿。經(jīng)經(jīng)濟技術(shù)綜合比較后，暗挖斷面采用管幕作為臨時支護措施，CRD法開挖，具體如圖10所示。

圖10 雙線暗挖方案支護斷面圖

該暗挖隧道按噴錨構(gòu)筑法進行設(shè)計和施工，采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)形式。初期支護采用噴混凝土、鋼筋網(wǎng)、錨桿和型鋼鋼架，二襯采用鋼筋砼。各支護參數(shù)如下：①初支噴混凝土：C25、P6早強混凝土，全斷面支護。②錨桿：D22砂漿錨桿，L=3.5m，間距0.5m（縱）×1.0（環(huán)）m，菱型布置，設(shè)于邊墻部位。錨桿與型鋼鋼架對應(yīng)設(shè)置，其尾端與鋼架焊接牢固。③鋼筋網(wǎng)：采用φ8鋼筋，構(gòu)成150mm×150mm網(wǎng)格，拱墻設(shè)置。鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿尾端聯(lián)接牢固。④型鋼鋼架：型鋼鋼架采用I25b型工字鋼，全環(huán)設(shè)置，間距0.5m，其布置間距可根據(jù)地質(zhì)情況或監(jiān)測信息予以調(diào)整。⑤管幕：設(shè)于隧道拱部，采用φ630管幕（t=16mm），環(huán)向間距0.73m,單根管幕長度為25m（即伸出暗挖端墻10m）。⑥二次襯砌：C35防水鋼筋混凝土，其抗?jié)B標號不小于P10。砼中摻加抗裂劑和聚合物纖維。⑦對導洞掌子面前方的<4-2A>、<5N-1>、<7-3>層進行深孔預(yù)注漿，漿液采用雙液漿（水泥-水玻璃漿液），注漿管間距500mm×500mm，加固后地層應(yīng)具有良好的整體性和勻質(zhì)性，其無側(cè)限抗壓強度不小于1.0MPa，滲透系數(shù)應(yīng)小于0.000001cm/s。若達不到設(shè)計要求，需進行補充注漿，且掌子面注漿后達到止水效果后方可開挖施工。施工步驟如圖11所示。

圖11 左右線暗挖隧道施工步驟圖

3.4 存在問題

（1）對古樹的影響。僅在古樹北側(cè)修筑了圍護結(jié)構(gòu)，暗挖隧道距離古樹約6.7m；相較于原設(shè)計方案，本次方案對古樹保護稍好。

（2）車站使用功能。站臺層左線暗挖范圍超出一節(jié)車廂長度，最后一節(jié)車廂在候車、上下車方面較原方案略顯不便。

（3）前期工程。①可減少暗挖終點里程ZDK18+227.800以南的橫線管線的遷改工作，即減少變更必要性中所述的多條橫向管線的改遷。同時，由于車站南端頭由明挖法調(diào)整為暗挖法后，也可減短與車站平行管線的改遷長度。縮短的改遷長度如下：電力管，材質(zhì)為銅，尺寸為1孔100mm×100mm四條，減少改遷長度約40m；雨水管，材質(zhì)為砼，尺寸為φ300，埋深1.06m，減少改遷長度約30m；給水管，材質(zhì)為鑄鐵，尺寸為φ300，埋深為1.23m，減少改遷長度約30m。②可減少原車站主體南端的第一期交通疏解；將車站主體結(jié)構(gòu)施工期間的交通疏解次數(shù)由三期縮短至兩期。

（4）施工風險。與原方案相比，南端左右線均采用大斷面暗挖方案，且左右線隧道最小距離僅2m，施工風險增大。

4 結(jié)束語

結(jié)合工程實際推進情況，綜合考慮兩種方案的實施可行性、對古樹的影響大小、建成后車站功能的使用性、前期征借地和管線遷改工程量大小和施工風險性，最終采用左右線暗挖“飛站”方案。通過對本車站兩種方案的設(shè)計，總結(jié)出以下幾點經(jīng)驗，在今后類似的復(fù)雜條件下車站方案設(shè)計可以重點關(guān)注并借鑒：

（1）周邊環(huán)境復(fù)雜時，通過調(diào)整建筑布置、優(yōu)化結(jié)構(gòu)施工工法等手段，實現(xiàn)車站功能，減小工程實施阻力，加快工程進度。

（2）對需保護的古樹，采用暗挖法通過，利用管幕作為初期支護措施。不對古樹下方地層采用注漿等措施，盡量維持古樹根系的土壤環(huán)境，保護古樹存活。

（3）地面交通疏解、管線改遷等前期工程困難時，應(yīng)盡量采用暗挖法或蓋挖法等施工方法，降低前期工作難度。