摘要：工期筹划是指工程施工前针对工程建设工期节点所做的科学安排。科学合理的工期筹划对充分发挥各方面的积极因素，合理利用资源，加快施工速度、提高工程质量、确保施工安全、降低工程成本及获得较好经济效益都起着重要作用。西安地铁四号线是西安连接南北的一条主动脉，线路总长35.2公里，全部为地下线，南起航天城，北至北客站，共设车站29座。四号线2014年全线开工，2018年计划建成试运营，而四号线11标处于线路中间，是四号线的控制性工作，该工程的进展顺利是否对四号线能否如期通车起着决定性的作用。本文以西安地铁四号线的五路口站～火车站站～含元路站区间施工建设为研究对象，通过对施工工期筹划的分析、研究，总结出了类似工程项目施工中工程筹划的成功经验，为后续类似施工提供了相应的设计及施工参考。
关键词：地铁施工 工期筹划 盾构 暗挖 技术措施
1.引言
工期筹划不仅在开工前要做，开工后也要做，它是有组织、有计划、有步骤分阶段地贯穿于整个工程建设的始终。科学合理的工期筹划对充分发挥各方面的积极因素，合理利用资源，加快施工速度、提高工程质量、确保施工安全、降低工程成本及获得较好经济效益都起着重要作用。
西安地铁四号线是西安连接南北的一条主动脉，地铁四号线总体呈南北走向，线路总长35.2公里，全部为地下线，南起航天城，北至北客站，共设车站29座。四号线2014年全线开工，2018年计划建成试运营。四号线11标处于线路中间，包含含元殿站、火车站站、五火及火含区间共两站两区间，该工程具有地质条件差、拆迁难度大、技术要求高、安全风险大等特点，是四号线的控制性工作，该工程的进展顺利是否对四号线能否如期通车起着决定性的作用。本文以西安地铁四号线的五路口站～火车站站～含元路站区间施工建设为研究对象，通过对施工筹划的分析、研究，总结出了类似工程项目施工中工程筹划的成功经验，为后续类似施工提供了相应的设计及施工参考。
2.工程概述
2.1西安地铁四号线概述
地铁四号线总体呈南北走向，线路总长35.2公里，全部为地下线，共设车站29座。设车辆段1座，停车场1座，新建主变电站1座，另与一号线共享金花路主变，与二号线共享行政中心主变，控制指挥中心1座。
四号线2014年全线开工，计划2018年建成试运营，总工期约4年10个月。
2.2四号线TJSG-11标概况
西安地铁四号线TJSG-11标项目包括火车站站、含元路站、五～火区间、火～含区间共2站2区间。
2.2.1火车站站采用先隧后站－分离岛式车站型式，车站左线暗挖隧道长240.5m；右线暗挖隧道长251.95m，站台段宽11.7m；暗挖隧道结构开挖尺寸为11.7m宽×10.1m高，初支350mm厚，二衬600mm厚，内含5m宽侧站台，拟采用CRD法施工。车站明挖主体长226.2m，宽26.6m，为地下两层分离岛式车站。
2.2.2含元路站为地下二层岛式车站，长244.9m，标准段宽度19.2m，车站底板埋深16.41m。
2.2.3五～火区间左线长896.213m，右线长878.757m。其中矿山法段左、右线均长65.635m，明挖中间风井长16.54m，盾构段左线长814.038m，右线长796.582m。
2.2.4火～五区间左线长1005.154m，右线长1004.665m。过f3地裂缝矿山法段左线长97.688m，右线长104.258m。盾构段左线长910.113m，右线长892.706m。
图2-1 西安地铁四号线TJSG-11标总体平面示意图
图2-2 西安地铁四号线火车站站平面示意图
图2-3 西安地铁四号线火车站站剖面图
2.3工程重难点分析
2.3.1前期拆迁等工程量大
地铁四号线火车站站位于国铁站场下方，其施工竖井分别设于南侧的西安铁路公安处西安车站派出所和北侧的职工巷棚户区。施工前需要拆迁大量的建构筑物；暗挖隧道下穿国铁站场轨道下方还需要取得西安铁路局及其上级单位的批准，施工手续繁琐、办理流程长、难度大。
2.3.2地质条件差
火～含区间f3地裂缝变形带的土体裂隙多、地质条件差，施工时可能会造成隧道坍塌，也可能出现沿裂缝带的集中渗水现象。五～火、火～含区间以及火车站暗挖隧道均下穿饱和软黄土地层，饱和软黄土地层经扰动失水极易发生较大变形危机安全。
2.3.3技术要求高
火车站站采用的是先隧后站方案，先期贯通左右2条暗挖正线隧道，满足地铁四号线通车要求，暗挖区间实施过程中引起的地面沉降控制在10mm以内，因此火车站站暗挖隧道施工变形控制要求高、难度大。
2.3.4安全风险大
火车站站采用的“先隧后站方案”先期贯通左右2条暗挖正线隧道下穿国铁站场道岔咽喉区，五～火区间下穿解放饭店、城墙、护城河、火车站南广场、环城北路下穿隧道等，火～含区间穿越既有国铁火车站东北角建筑群、大明宫国家遗址公园（从望仙门两侧穿越）、与西安市第三十八中学（初中部）及其人防工程等。该标段集中了四号线约43%的二级风险，安全风险大，管控要求高。
3.设计工筹
3.1四号线总体工筹
四号线工程主要实施阶段划分为：土建工程施工、铺设整体道床及轨道、安装装修、系统调试及试运营等5个阶段，关键节点工期安排见表3-1。
3.2西安地铁四号线四号线TJSG-11标工筹
计划2014年6月1日开工， 2017年6月30日竣工（不含火车站站明挖部分，明挖部分与国铁改造同步施工）。2014年完成管线迁改后先施工含元殿站，同时拆迁火车站南北竖井地面建构筑物；含元殿主体盾构始发段完成后即在含元殿南端头始发掘进火～含区间，掘进同时进行火～含区间f3地裂缝暗挖及火车站暗挖隧道施工；盾构掘进至f3地裂缝端头接收后空推通过f3地裂缝和火车站暗挖段，然后在火车站南竖井始发掘进至五路口盾构吊出井吊出。在盾构四号线TJSG-11标总体工筹见图3-2，关键节点安排见表3-2。
表3-1 西安地铁四号线关键节点工期安排表
表3-2 西安地铁四号线TJSG-11标关键节点工期安排表
图3-2 西安地铁四号线TJSG-11标总体工筹图
4.工筹优化及技术措施研究
4.1 边界条件变化
火车站站拆迁工作滞后，火车站站暗挖隧道无法按时提供盾构空推过站条件，导致五路口站～火车站站区间盾构施工工期滞后约12个月，则四号线2018年通车目标难以实现。具体见表表3-3。
4.2工筹优化及技术措施研究
4.2.1工筹优化
为保证四号线2018年通车目标，经研究对工筹进行调整，把盾构始发、过站以及接收等予以调整，考虑到火车站站暗挖施工工期长，无法提供过站条件，则调整盾构由含元殿站始发到达火车站站暗挖北竖井吊出，运转至五路口吊出井下井始发向火车站站掘进。掘进至火车站站南竖井吊出，通过采取一定的技术措施，则可达到2018年年底通车的目标。优化后工筹计划见图4-1，优化后关键节点工期安排见表4-1。
图4-1 西安地铁四号线TJSG-11标优化后总体工筹图
表4-1 西安地铁四号线TJSG-11标优化后关键节点工期安排表
4.2.2技术措施研究
1）火车站暗挖工法优化
根据拟定的支护体系及参数，采用MIDAS GTS软件及有限元分析分别对隧道施工开挖工法采用双侧壁导坑法、CRD法进行稳定性分析计算，由结果可得,双侧壁导坑法施工引起的地表沉降12.3mm，CRD法施工引起的地表沉降约12.5mm，均满足国铁站场股道沉降不超过15mm的要求，二者沉降控制差异不明显。
根据施工经验来看，双侧壁导坑法施工需要10步方可封闭成环，而CRD法则4部即可封闭成环，CRD法较双侧壁导坑法施工工艺简单，质量易于控制，时空效应强。
依据同类施工条件下二者工效对比分析，CRD法开挖支护施工综合工效为0.31成洞米/d，双侧壁导坑法开挖支护施工综合工效0.2成洞米/d，CRD工法开挖支护施工工效优势明显。
经综合对比分析，暗挖开挖及支护工法可由双侧壁导坑法优化为CRD工法。
图4-2 双侧壁导坑法优化为CRD工法
2）火车站暗挖全断面注浆加固长度优化
根据设计文件，全断面注浆长度为1次15米，搭接3米；开挖采用CRD法施工，当1部开挖至注浆搭接部位时，停止开挖并喷射混凝土封闭掌子面，将5部掌子面开挖至与1部掌子面平齐，喷射混凝土封闭掌子面；7部掌子面开挖至与3部掌子面平齐；1、3部掌子面错距5m；进行下一个循环注浆。
按照开挖步序要求，1、5部的安全步距要求是10～11米，5、7部的安全步距是3～5米，因此1部与7部的安全距离为13～16米，若采取上述全断面注浆方式，CRD法施工始终无法错开正常步距，综合工效仅0.31成洞米/天。
经现场试验可将全断面注浆长度一次增加至20m，左线需进行17个循环、右线需进行16个循环。工效可增加至0.42成洞米/d。
图4-3 优化后注浆与开挖相对关系示意图
表4-2 Brokk160机器人主要技术参数
3）火车站采用机器人辅助人工开挖
从瑞士引进智能掘进机器人辅助人工开挖以提高施工进度，在考虑内力分项系数及最不利的载荷分布情况下，对于仰拱的荷载分别从18kN至40kN，跨度从5m至6m的工况下，经计算，选用Brokk160型智能机器人，仰拱结构仍然具有较大的安全系数，结构非常安全。Brokk160型智能机器人主要性能及参数见表4-2，智能机器人辅助人工开挖施工工艺见图4-5。
通过对人工开挖和投入机器人开挖工效对比，隧道开挖支护综合工效提高约25%～30%。
图4-4 智能机器人现场施工
图4-5 机器人开挖施工工艺图
结论
1）通过工程工期筹划和技术措施研究，克服了由于前期拆迁滞后对四号线点解工期的不利影响，保证了四号线如期通车，在工程建设过程中重视工期筹划和技术措施研究显得尤为重要；
2）采用全段面加固后的火车站暗挖隧道由原来的双侧壁导坑法优化为CRD法施工既满足了进度需要，同时有效利用了时空效应，对安全控制也起到了很好的作用；
3）科学合理的工期筹划对工程建设起着至关重要的指导作用，是建设参与各方的行动指南，而科学合理、先进可行的技术措施是工期筹划得以实现的前提和保证，所以一定要重视技术措施的研究工作。
参考文献
[1]西安市地下铁道有限责任公司.《西安地铁四号线工程总体筹划（初稿）》
[2]中铁一局集团有限公司.《西安地铁地下工程关键技术的工艺工法研究》
[3]中铁一局集团有限公司.《西安地铁四号线工程TJSG-11标施工组织设计》
论文作者:范新明
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/2
标签：四号线论文; 西安论文; 工期论文; 地铁论文; 盾构论文; 导坑论文; 区间论文; 《基层建设》2019年第15期论文;