張 青 趙 耀

（中鐵八局集團(tuán)昆明鐵路建設(shè)有限公司，云南 昆明 655000）

近年我國城市地鐵工程快速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計2010 年運(yùn)營里程約為1100km，2015 年運(yùn)營里程約為3600km；截止2021 年末，全國累計有51 個城市建成運(yùn)營線路269條，運(yùn)營里程達(dá)到8708km，在建線路約70 余條共2000km，總規(guī)劃里程已超過10000km。

城市地鐵修建主要有明挖法、暗挖法、盾構(gòu)法等，當(dāng)受地面交通、地面建（構(gòu)）筑物等條件限制、或線路埋深較大不宜采用明挖法的情況下較多選擇暗挖法施工。遇并行線、停車線、折返線、暗挖車站等異型斷面時通常設(shè)置單洞雙線、單洞三線或單洞四線大斷面隧道。

目前國內(nèi)大跨暗挖車站，施工工法較多，采用各種工法修建的地鐵車站成功實(shí)例較多。主要以CD 法、拱蓋法、CRD 法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法為主。國內(nèi)在硬巖地質(zhì)中修建地鐵車站的城市主要有重慶、深圳、青島等城市。本文以青島地鐵3 號線君峰路站暗挖車站為實(shí)例，論述基于堅硬巖石地層中淺埋大跨度暗挖車站施工技術(shù)，為今后在硬巖地層中修建淺埋大跨度暗挖車站的設(shè)計、施工提供實(shí)例支持依據(jù)。

青島地鐵3 號線君峰路站主洞開挖輪廓寬×高=20.8×18.37m，拱頂覆土為7.4-15.6m，屬于淺埋大跨度暗挖車站，圍巖以中、微風(fēng)化花崗巖為主，車站出入口、風(fēng)道共8 個。車站主體大跨度隧道采用臨時豎撐臺階法開挖、拱墻臺車整體襯砌。

1 工程概況

青島地鐵3 號線君峰路站為暗挖車站，站址位于京口路與君峰路交叉口，沿京口路東西向布置。車站主體隧道地表臨近較多建筑物，京口路為主干道，車流密集且地下管線較多，道路兩側(cè)高樓林立。

君峰路站采用單拱雙層復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，車站長度179.5m，主體隧道拱頂覆土7.4-15.6m，車站主體大跨度隧道采用臨時豎撐臺階法開挖、拱墻臺車整體襯砌。

2 工程地質(zhì)及水文條件

根據(jù)地質(zhì)縱斷面圖顯示，站址人工填土厚度較薄，人工填土下為粗?；◢弾r，拱頂以上覆巖最薄處約5m。車站主體隧道圍巖有中風(fēng)化花崗巖、碎裂狀花崗巖、微風(fēng)化花崗巖。中風(fēng)化花崗巖判定為Ⅳ級圍巖；碎裂狀花崗巖判定為Ⅴ級圍巖；微風(fēng)化花崗巖判定為Ⅱ、Ⅲ級圍巖。車站主體隧道圍巖統(tǒng)計為：Ⅱ級圍巖19.7m、Ⅲ級圍巖17m、Ⅳ級圍巖142.8m。

地下水以基巖裂隙水為主，水量一般貧，部分地段具有弱承壓性。場區(qū)地下水補(bǔ)給來源為大氣降水滲入，水位受冬、雨季節(jié)影響較明顯。

3 設(shè)計概述

車站主體隧道為單拱雙層復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，開挖跨度達(dá)20.8 米，圍巖級別主要以Ⅳ級圍巖為主，局部為Ⅱ、Ⅲ級。初支體系為格柵鋼架+錨網(wǎng)噴結(jié)構(gòu)，設(shè)置超前小導(dǎo)管超前支護(hù)措施，主體隧道臨時豎撐采用I22a 工字鋼。

4 施工方案

4.1 總體施工組織

君峰路站主體隧道開挖支護(hù)施工，利用2 號風(fēng)井為施工豎井，2 號風(fēng)道作為施工橫通道，總體施工步序?yàn)椋?/p>

風(fēng)井開挖初支→風(fēng)道開挖初支→風(fēng)道與主洞接口處開挖初支→主洞上臺階右、左、中導(dǎo)洞分部開挖初支→中臺階上部右、左、中導(dǎo)洞分部開挖初支→中臺階下部分右、左、中導(dǎo)洞分部開挖初支→下臺階右、左、中導(dǎo)洞從小里程向大里程方向開挖初支→主洞找平層澆筑→小里程端拆除18.5m I22a 臨時支撐→施做18.5m 仰拱及矮邊墻→組裝大跨襯砌臺車，同時搭設(shè)滿堂腳手架施做第一模防水及鋼筋→澆筑第一模二襯，同時安裝防水、鋼筋臺架→仰拱先行，安裝拱墻防水及鋼筋，澆筑拱墻混凝土，形成流水施工→內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工→內(nèi)部建筑工程施工→收尾交驗(yàn)。

各工序間采用流水施工，開挖初支時左、右、中導(dǎo)洞錯開同步掘進(jìn)。由小里程端向大里程端進(jìn)行主洞二次襯砌時襯砌至車站中部時，內(nèi)部結(jié)構(gòu)由小里程端開始向大里程端開始施做，待二襯完成時內(nèi)部結(jié)構(gòu)施做至車站中部，建筑工程隨即由小里程端開始施做，裝修工程亦同。

4.2 垂直運(yùn)輸及水平運(yùn)輸

4.2.1 垂直運(yùn)輸系統(tǒng)

土石方垂直運(yùn)輸采用鋼結(jié)構(gòu)組裝式抓斗龍門吊，配置兩套電動葫蘆進(jìn)行渣土外運(yùn)、材料吊裝，結(jié)合施工組織方案，出碴峰值最大單日出渣量為220m3，選用1 臺10t 電葫蘆配掛1 個φ2m 圓型抓斗，負(fù)責(zé)碴土和設(shè)備的垂直運(yùn)輸。另一套進(jìn)料電葫蘆掛配1 個1.5×1.5×1.5m 料倉，負(fù)責(zé)材料和機(jī)具的垂直運(yùn)輸。

4.2.2 水平運(yùn)輸系統(tǒng)

洞內(nèi)水平運(yùn)輸選用一臺ZL50 裝載機(jī)出渣進(jìn)料，ZL50裝載機(jī)作業(yè)半徑200m 范圍內(nèi)工作效率較高，滿足出渣進(jìn)料要求。因?yàn)橹鞫捶肿?、右?dǎo)洞開挖，配備5m3自卸卡車與挖掘機(jī)行成另外一組出渣進(jìn)料水平運(yùn)輸系統(tǒng)。兩套水平運(yùn)輸系統(tǒng)同步運(yùn)行。滿足施工組織要求。

4.3 施工步驟

4.3.1 風(fēng)井施工

風(fēng)井施工時先施工鎖口圈梁預(yù)埋龍門吊基礎(chǔ)配件，混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，安裝龍門吊，再采用倒掛井壁法進(jìn)行井身開挖支護(hù)，最后施工井身二次襯砌。

鎖口圈梁采用C45 鋼筋混凝土澆筑。軟土及強(qiáng)風(fēng)化花崗巖上亞帶采用履帶式挖掘機(jī)機(jī)械開挖，強(qiáng)風(fēng)化花崗巖下亞帶、中風(fēng)化花崗巖、微風(fēng)化花崗巖層采用爆破開挖。風(fēng)井井身全斷面開挖，單次開挖深度1m，開挖完成后及時施做格柵鋼架、錨網(wǎng)噴支護(hù)。

4.3.2 風(fēng)道施工

風(fēng)道分3 個臺階開挖，風(fēng)井開馬頭門進(jìn)入風(fēng)道的施工，采用分層進(jìn)入的方法，即：風(fēng)井開挖至風(fēng)道上臺階底標(biāo)高時，風(fēng)井停止開挖，打設(shè)風(fēng)道的超前措施，進(jìn)行風(fēng)道上臺階的掘進(jìn)。掘進(jìn)5m 后，進(jìn)行風(fēng)井開挖，風(fēng)井開挖至風(fēng)道中臺階底標(biāo)高時，風(fēng)井停止掘進(jìn)，進(jìn)行風(fēng)道中臺階的掘進(jìn)。最后風(fēng)井開挖至風(fēng)道下臺階底標(biāo)高時，進(jìn)行風(fēng)道下臺階掘進(jìn)。

風(fēng)道采用礦山法，遵循新奧法“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤測量”十八字方針。

風(fēng)井、風(fēng)道作為車站主體隧道的主要施工通道，使用時間長、頻率高，為確保初支穩(wěn)定性，均設(shè)置工字鋼支撐，遇初支滲漏水時，需及時進(jìn)行初支背后注漿。

4.3.3 風(fēng)道入主洞施工

風(fēng)道與車站接口處施工安全風(fēng)險高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工序轉(zhuǎn)換多，受力轉(zhuǎn)換多，施工組織、工序安排及結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換尤其重要。打開主體隧道開挖洞門后，施工難度、施工進(jìn)度、安全等各方面將變得相對較好控制。

風(fēng)道進(jìn)入主洞亦采用分臺階分部進(jìn)入的方法，開挖至相應(yīng)臺階標(biāo)高時，即破壁進(jìn)入主洞施工，需嚴(yán)格按設(shè)計支設(shè)鋼筋、支撐，嚴(yán)格焊接質(zhì)量、鋼架連接等關(guān)鍵工序過程控制，風(fēng)道進(jìn)入主洞現(xiàn)場實(shí)景圖見圖1 所示。

圖1 風(fēng)道與主洞接口處實(shí)景圖（風(fēng)道視角）

4.3.4 主洞開挖

如圖2 主體隧道施工步序圖所示，車站分臺階、分層開挖，總體施工順序?yàn)?-14 步，分左、中、右導(dǎo)洞錯開同步掘進(jìn)。車站主洞共分成1-12 步開挖支護(hù)完成。開挖支護(hù)完成后施做13 步仰拱及矮邊墻二襯,使用整體式襯砌臺車澆筑第14 步拱墻二襯混凝土。

圖2 主體隧道施工步序圖

第1-6 步開挖循環(huán)進(jìn)尺遵循《地下鐵道施工及驗(yàn)收規(guī)范》中：“在土層和不穩(wěn)定巖體中為0.5-1.2m，在穩(wěn)定巖體中為1-1.5m”。第7-11 步開挖循環(huán)進(jìn)尺遵循《地下鐵道施工及驗(yàn)收規(guī)范》中：“穩(wěn)定巖體不應(yīng)大于4m，土層和不穩(wěn)定巖體不應(yīng)大于2m”。

具體實(shí)施性開挖方案如圖3-4 所示。

圖3 開挖平面示意圖

上臺階左、中、右導(dǎo)洞錯開同步掘進(jìn)實(shí)現(xiàn)洞通，中臺階上、下部從大里程向小里程依次開挖完成，下臺階開挖時從小里程向大里程方向開挖，方便二襯施工、內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工、裝修施工形成流水作業(yè)。

圖4 開挖縱斷面示意圖

左、中、右導(dǎo)洞在開挖過程中同步推進(jìn)錯開安全距離≥5m，單導(dǎo)洞格柵鋼架與臨時豎撐也同步錯開，以中臺階下半部分落臺階開挖接長中隔壁豎支撐為例，圖示中臺階下部落臺階開挖工序如圖5 所示，先開挖9-1 部，接長左導(dǎo)洞臨時豎撐，再開挖9-2 部，接長右導(dǎo)洞臨時豎撐。

圖5 中臺階開挖支護(hù)細(xì)部圖

巖石隧道爆破掘進(jìn)可根據(jù)薩道夫斯基公式確定單段最大起爆藥量，通過現(xiàn)場試驗(yàn)，不斷優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，控制爆破震速不超過2cm/s，公式如下：

式中：R-爆心距（m），指測點(diǎn)至爆源的距離。

Qm-單段最大起爆藥量（kg）；VKP-爆破振速（cm/s）。本工程要求≤1.5cm/s。

K、a-與爆破點(diǎn)地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減系數(shù)，根據(jù)工程地質(zhì)情況按照《爆破安全規(guī)程》具體取用。

5 測量控制

君峰路站全長179.5m，分4 臺階開挖，且每臺階相互跟進(jìn)，臨時仰拱動態(tài)變化，所以車站施工控制測量還面臨一個控制點(diǎn)布設(shè)的難題，布設(shè)在開挖底面將隨時被破壞，只能做到側(cè)墻上，而側(cè)墻上做點(diǎn)由于受隧道凈空收斂影響，只能通過縮短控制點(diǎn)復(fù)測周期和進(jìn)行多次聯(lián)系測量來解決，增加了測量難度和工作量。

為保證工程質(zhì)量，滿足貫通精度要求，我們在縮短復(fù)測周期、增加測量次數(shù)的同時，對做在側(cè)壁上的控制點(diǎn)借鑒無砟軌道CPIII 控制測量基標(biāo)的制作方法，采用預(yù)制連接頭和徠卡圓棱鏡連接，強(qiáng)制對中的方法，來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線控制。預(yù)埋件制作經(jīng)濟(jì)、使用方便，且由于其預(yù)留在墻外部分較短，相對于在側(cè)墻上制作強(qiáng)制對中基座平臺來說，更容易保護(hù)，不受破壞，在使用棱鏡與連接頭連接時消除了對中誤差，使精度得到了很大的提高。

單位工程驗(yàn)收組織的貫通測量結(jié)果顯示，主體隧道貫通誤差符合規(guī)范要求，橫向貫通誤差＜50mm，高程貫通誤差＜25mm。

結(jié)束語

城市地鐵暗挖可以有效減少因管遷、調(diào)流、拆遷問題而產(chǎn)生的高額成本、環(huán)境影響、停窩工現(xiàn)象，利于施工開展，但是因城市地鐵暗挖的特殊性，尤其是在城市主要十字路口部位管線密集、交通繁忙的條件下，安全需求更加突出。本文正是通過施工組織、施工方案的全面敘述，呈現(xiàn)堅硬巖石地層中修建大跨暗挖車站的施工畫卷，探討基于堅硬巖石地層中修建城市地鐵大跨暗挖車站的施工技術(shù)，確保施工過程安全及質(zhì)量控制。為今后在城市地鐵大跨暗挖車站的修建提供參考資料及實(shí)例支持依據(jù)，保存珍貴的一手施工資料。