关键词：地铁车站盾构法；矿山法；结构设计；联合施工
1 地铁车站盾构法施工隧道结构设计
1.1 隧道的内径确定
客流人员由站台进入地铁车厢的建筑高度和区间隧道施工盾构机能够从车站盾构隧道通过是决定地铁车站盾构隧道的内径的两个主要因素。根据国家设置的施工规范，一般五米是站台进入地铁车厢的最佳高度，在不增加隧道净空又保持不增大隧道埋深，常见选用以45°的角度进去车站隧道。管片拼装根据车站盾构隧道工程部分管片需要拆除的特点，设计时可考虑由两段基本圆弧组成每个环的管片，圆弧的结合部分采取直线型。
1.2 车站中段站台隧道结构形式（矿山法施工）
考虑到站台层的建筑空间大小与美观，车站中段站台隧道设计宜采取拱柱结构形式。在隧道底部或顶部拱结构设计时，需要着重考虑到拱脚处和隧道结构之间的对称性和稳定性，通过深入的计算分析，隧道上下拱最适宜10米半径，中柱一般使用钢筋混凝土结构柱，保持六米间距即可。
2 盾构法与矿山法的联合施工的技术优势
在很多的地铁车站都采用单层三跨隧道结构，依照这一特点，首先考虑采用盾构法在两侧隧道施工，再采用矿山法在隧道中段进行施工。盾构法与矿山法的联合实施，存在以下几点技术优势：（1）采用盾构法，两端明挖车站可作为工作竖井，两侧车站隧道在施工中不用降水；（2）矿山法对中段隧道施工，为了充分利用土体作用而采用长台阶施工，由于地下水位一般在轨顶上方3m左右，处于上台阶下方，故在施工中的上台阶也不用降水；（3）对于中段隧道的施工，由于有两侧的隧道结构作为支撑，所以宽度为12m、高度约为10m的大断面仅仅需要上下两个台阶即可完成。结合实际地下水的情况，对于下台阶结构可采取明排法或者洞内降水，既减少降水量，又可把对地面环境的破坏减到最小；（4）施工中经过特殊设计的管片因为可重复利用的特性，所以很少造成施工中的废弃物，这样一来，不仅降低整个工程造价，也在某种程度上加快了工程的进度。
3 地铁车站不同阶段的施工方式
3.1 工作竖井施工
锚喷法施工是工作竖井最常见的施工方式，首先是一衬结构施工，辅助作为支撑支护，在盾构法掘进隧道施工结束后，再采用“正做法”进行二衬结构施工，最后再逐步拆掉钢支撑，在进行竖井施工阶段前，需要提前降水。
3.2 盾构法隧道施工
盾构法隧道施工是由多个阶段构成，一般分为盾构机工作前组装和调试，左右线隧道的负环施工和车站隧道的掘进施工、贯通隧道施工及盾构机隧道内掉头施工等等阶段。为了控制盾构机设备的相关费用，应采用一台盾构机应用于多个施工项目。但是，这就需要进行盾构机的解体和转场等操作。
3.3 中段站台隧道施工（矿山法施工方式）
中段站台隧道是采用矿山法施工技术，在具体施工中，是采用前期盾构隧道作为中段施工支撑，采取长台阶法施工。上台阶最主要结构就是顶拱施工，需要保持高度在1.5m-1.7m之间，需要将拱脚支撑始终保持在盾构管片结构外壁上。然后根据施工具体情况，通过拉长台阶的长度，降低上下台阶之间的相互干扰。租后需要考虑到地下水的问题，最常见的方法就是采用排水方法，保持隧道施工环境干燥，如果地下水量较大时需要进行水平井点降水措施或者是其他方式的降水措施。
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3.4 拆除隧道站台一侧管片施工
在进行地铁车站站台隧道中段施工结束时，需要针对地铁车站站台进行一侧管片施工拆除，在施工过程中，需要从预先设定的钢管片开始着手，最终逐渐扩充到整个隧道。为了防止出现施工事故，避免出现不对称负荷或者破坏整体施工结构，因此，必须坚持左右对称原则进行拆除隧道管片。
4 盾构法与矿山法联合施工技术
4.1 盾构抵达之前的准备工作
（1）矿山法开挖过程，应对隧道的欠超挖进行严格控制，并按每3m一个断面检查隧道的初衬；当超挖＞15时，需进行喷浆回填，以保证盾构顺利通过。（2）按每3m一个断面复测盾构机通过的高程及导台中线，道台的施工进度应＜20mm。（3）盾构机抵达之前，需检查导台面的平滑度及表面的整洁度，以免损坏盾构机的盾壳。
4.2 盾构拼装管片通过矿山法开挖段
4.2.1 盾构机步进
准备工作就绪之后，按导向平台与刀盘之间的相互关系调整推进油缸的行程，以确保盾构机朝线路方向推进，但此过程需注意以下要点：推进速度控制在10-25mm/min之间；盾构步进过程，安排专人进行检查和监督，同时密切与盾构机操作人员的配合，以确保盾构机的前移线路与导台中线重合，从而保障管片的受力均匀。
4.2.2 喷射小碎石回填
小碎石喷射回填过程，需注意以下要点：（1）小碎石的粒径控制在5-10mm之间，并在喷射之前浇水湿润，以防喷射过程产生扬尘。（2）提前将回填材料和机具运入矿山法隧道中，注意在盾构机通过矿山法时，按“刀盘前方→盾构后方”的顺序喷射小碎石回填。（3）管片拼装之后，立即喷射小碎石回填地层与管片外围之间的间隙，并在盾构机切口周围每间隔4.5m用袋装砂石料或泥土围成范围≧2.00-10.00点的围堰，以防止管片背后喷射的小碎石前窜。（4）按“刀盘前方→盾构后方”的顺序吹入Φ5-10mm的小碎石，且喷射压力控制在0.25-0.3MPa之间，以支撑管片及防止盾构前移。由于暗挖隧道超挖的均值＞15cm，暗挖隧道与管片之间的孔隙为6.98m3，则喷射小碎石能填充孔隙空间的60-70%，而小碎石的回填数量为4.5-5.0m3。
4.2.3 盾尾同步注浆回填
注浆所用水泥砂浆浆液由砂、水、粉煤灰、水泥、膨胀土按779:460:381:120:60配合而成，此浆液的初凝时间为8h，终凝时间为10.5h。盾尾同步注浆回填过程，需注意以下要点：（1）经盾构机自带的同步注浆系统完成注浆，并采用手动控制的方式按需调节注浆的压力、速度和流量。（2）注浆压力的重要标准是：注浆时不发生变形、位移和损坏；注浆压力控制在0.15-0.25MPa之间，且防止浆液窜入盾构刀的前方。（3）注浆过程对注浆量、注浆压力等指标进行跟踪监测，且在一环注浆量为6m3时停止注浆，同时密切观察盾构机周围和盾壳外部围堰的变形，一旦发现浆液外泄，则立即停止注浆。（4）在盾构机管片拼装10环之后，每间隔6环开口查验注浆效果，并据此确定是否继续回填注浆、是否安装单向阀及确定回填注浆的管片数，并用双液浆泵在管片顶部时针1:00或11:00处进行回填注浆。
4.2.4 盾构机与管片姿态的监测
盾构机拼装管片时，应对盾构与管片的姿态进行人工监测，以便及时掌握盾构和管片的位移规律及按需调整各项参数，同时优化管片选型等，以确保盾构的有效推进。
5 结语
在城市地铁站施工中，要求做到安全快速，并且要对环境的影响缩到最小，而盾构法恰恰满足这一要求。在实际地铁车站施工过程中，盾构法和矿山法的联合施工，可以极大的减少工程造价，缩短工期，并且有良好的技术经济效益。
参考文献：
[1]杨陈.盾构法和矿山法在地铁隧道施工中的研究[J].四川水泥，2017（03）:47.
作者简介：
刘畅，男，1992.6.13，汉族，四川省成都市天府新区，本科，助理工程师，研究方向：车站、盾构关键技术
论文作者:刘畅
论文发表刊物:《城镇建设》2020年1期
论文发表时间:2020/4/3
标签：盾构论文; 隧道论文; 管片论文; 车站论文; 矿山论文; 地铁论文; 注浆论文; 《城镇建设》2020年1期论文;