摘要：大连地铁西安路车站周边建筑物近、开挖跨度大、地面动载大、工期压力大等工程特点，选择施工方案需考虑其安全性、经济性、满足工期要求等，本施工技术通过对大跨度浅埋暗挖车站施工过程中关键部位的上下导洞、侧洞开挖，顶纵梁、侧拱二衬及拱脚处理，下部开挖等工序施工技术的控制，达到了预期的目的。
关键词：地铁 大跨度 浅埋暗挖车站 施工
1 引言
城市轨道交通浅埋暗挖的施工方法有很多种——中洞法、洞桩法、格栅法、双侧洞法等，这些方法都得到成熟的运用，相关工程对此研究总结的较多。大连市地铁一期工程103标西安路车站是中软岩层条件下的浅埋暗挖车站，存在周边建筑物近、开挖跨度大、地面动载影响大、工期压力大等工程特点，如何在确保安全的前提条件下，综合考虑经济效益和满足工期要求后选择一种较好的施工方法，通过分析，以上几种方法均不满足要求，现场技术人员经过探讨，提出了一种当时（2011年）较新颖的施工方案——采用中洞、洞桩等多种形式相结合的开挖支护方式，较好地解决了问题，在此总结出来。
2 工程概述
大连地铁西安路站为一号、二号线换乘站，平面交叉，车站主体为单拱双柱三层暗挖岛式车站, 车站长237.6m，设ZA、ZB1、ZB2、ZB3共4个断面，西安路车站分段平面布置图见图1，其中标准段ZB1断面宽23.3m，高25.5m，长95m；最大断面ZB3断面宽26.6m，高27.7m，长67.1m；最小断面ZA断面宽15.2m，高24.75m，长44m；ZB2断面宽23.6m，高25.55m，长31.5m；车站埋深约6.7～11m，建筑总面积为25424m2，开挖土石方14.1万方。
3 工程地质和水文地质
西安路站地貌为马栏河阶地，表覆第四系全新统填土层。车站范围表覆第四系全新统填土层，其下为第四系全新统冲洪积卵石，下付震旦系五行山群长子岭子组强～中等风化碎裂岩和钙质板岩，碎裂岩母体为钙质板岩，该段断裂、断层发育，岩石挤压破碎严重，节理裂隙发育-极发育。本站地下水类型主要是：第四系孔隙水和基岩裂隙水和岩溶水两种，前者主要赋存于第四纪地层的孔隙中和基岩裂隙中，后者主要赋存于隐伏灰岩的溶洞、容隙之中。车站主体位于中风化碎裂岩和钙质板岩中，部分拱顶位于卵石层，地质条件较差。西安路地质剖面图见图2。
图1 西安路车站分段平面布置图
图2 西安路车站地质剖面图
4 工程特点
（1）车站范围内地质构造复杂，围岩破碎，地下水具有承压性，拱顶管线众多，有煤气管线，给排水管线，热气管线，西安路中心还有一条不知年代的φ600混凝土污水管，污水管紧临电车轨道，无法改移，也无法截流，施工防坍、控变形任务艰巨。
（2）车站为三层岛式结构，施工断面跨度大，断面积达682.5m2，拱顶覆土较浅，埋深约6.7～11m，车站地处繁华街道，地面交通流量大，结构周边建筑林立，有高层框架结构，也有筏板基础矮层建筑，结构边线与车站结构边线净距小，仅3～5m，位于动荷载较大的有轨电车路面下，克服施工时支撑体系受力不均，控制地面沉降不超标是施工过程中的重中之重。
（3）因前期拆迁耽误时间太多，车站施工工期极为紧张。
5 比选施工方案
根据西安路站工程特点，本着安全第一的原则，同时考虑经济效益和工期，从中洞法、洞桩法、格栅法、双侧洞法等一一进行比选，最终综合中洞法、洞桩法、盖挖法的特点，以中洞法施工中洞并施工中洞混凝土结构，达到减小开挖跨度、降低安全风险，采取上下中洞法和洞桩法施工中洞混凝土结构及钢管立柱，使中洞部份结构一次成形，保证中洞结构的整体稳定和施工精度，以及减少中洞结构的二次施工。采用大拱脚下设置纵梁，保证侧拱的受力稳定；并采用锚索控制拱脚纵梁的水平位移，采用φ219钢管桩控制拱脚纵梁的竖向位移，并起到下部土石方开挖的围护作用。最终形成稳定的二衬成拱盖，在保证安全的前提下施工下部工序及结构。
6 施工工序（如图3所示）
第一步，中部上下导洞开挖支护，上中导洞采用CD法施工，下中导洞采用台阶法施工；
第二步，施工钢管立柱孔，采用人工挖孔桩（反挖法）的形式挖出双排钢管立柱孔；
第三步，底纵梁立模，浇筑底纵梁钢筋混凝土；
第四步，安装钢管柱，并浇筑钢筋混凝土；
第五步，顶纵梁立模，浇筑顶纵梁钢筋混凝土；
第六步，拆除中洞中隔壁后，采用简易台车进行中拱二衬施工；
第七步，侧拱对称开挖支护；
第八步，施工两侧拱脚钢管桩支护结构；
第九步，施做拱脚纵梁及预应力锚索；
第十步，采用简易台车施工侧拱二衬；
第十一步，向下开挖并施做负一层中板；
第十二步，主体分层向下开挖支护，土石方开挖至负二层中板位置时，将两钢管立柱间的负二层中板浇筑，减小钢管桩的细长比，开挖侧壁面采用锚索及格栅支护，顺做负三、负二层主体结构；
第十三步，立模浇筑底板钢筋混凝土；
第十四步，立模浇筑负三层结构；
第十五步，浇筑负二层及车站功能设施。
图3 施工工序示意图
7 关键施工技术
7.1 中部上下导洞开挖支护
中洞开挖宽度为10.5m，中部上导洞由于拱顶地质条件较差,采用CD法施工，
施工由位于车站北端盾构吊出井、中部1号竖井及南端斜井分5个工作面开挖，采用φ42超前注浆小导管预支护，采用500mm间距格栅、钢筋网、300mm喷射混凝土初期支护。严格按 “管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”十八字方针，实行一榀格栅一个开挖循环的小进尺施工，确保施工安全。
中部下导洞由北端盾构吊出井及2号竖井分3个工作面采作台阶法施工，采用1000mm间距格栅、钢筋网、150mm喷射混凝土初期支护。上下导洞分段施工，见图4。
图4 上下导洞分段施工图
7.2钢管立柱施工
钢管立柱孔采用人工挖孔，由于下导洞施工进度快于上导洞，人工挖孔采用反挖法由下向上开挖，反挖法安全风险大，要加强安全防护，提高施工人员安全意识，严格执行操作规程。钢管柱采用小型吊架人工导轮吊装，吊装完成后及时用中细砂将钢管柱与围岩间回填密实。
7.3顶纵梁与中拱二衬浇筑
西安路站顶纵梁与标准PBA洞桩法施工的顶纵梁不同，标准PBA洞桩法顶纵梁一般位于拱的正中顶部，基本对称，西安路站顶纵梁则位于拱顶两侧，梁底宽1.4m，高2.4m，施工浇筑混凝土重心高，施工过程中受外部荷载容易失稳；顶纵梁顶面与初支接触面为斜面，在受外力等作用下易发生滑动位移。前期施工时采用钢管扣件支撑，脚手架采用钢管搭设满堂支架，支架承重部分间距300×300mm，其余部分间距600×600mm，分段施工，浇筑段长30至40m，泵送混凝土入模。
顶纵梁施工时在梁底部预埋锚固件，采用活动式拉杆连接，便于台车行进时拆除及安装。拆除模板后立即采用拉杆将钢管立柱之间连接固定后再拆除中隔墙。顶纵梁支架图见图5。
中拱二衬采用简易台车进行施工，施工前采用人工对顶纵梁顶缝隙进行砂浆填塞，为拆除中隔减小拱顶下沉量，也为下一步拱顶注浆打下基础，中拱二衬完成后及时进行拱顶注浆，减少拱顶下沉量。中部拱顶二衬见图6。
7.4 侧拱开挖支护及二衬浇筑
侧拱开挖宽度为7～9m左右，开挖方式为分台阶开挖，及时施做初期支护和临时支撑，左右两侧对称同步开挖，以降低拱顶偏压，侧拱二衬采用简易台车，模板采用小型钢模板便于调整弧度，两侧对称浇筑。西安路侧拱二衬见图７。
图7 西安路侧拱二衬示意图
7.５负一层中板浇筑
中板土石方开挖至板底以下2.5m位置，采用满堂支架浇筑，中板自小里程方向边开挖边浇筑，距斜坡道30m左右预留车道出入口，车站边坡距拱顶边预留1.5m宽保证拱脚稳定。
7.６下部土石方开挖支护
中板施工完成后，下部剩余10万方左右土石方，充分利用斜井出碴分层开挖土石方，分层厚度4米左右，采用人工控制爆破，大型施工机械放坡开挖至设计基底，初期支护采用锚杆加格栅喷射混凝土支护，竖向每4m增加一道间距2.4m预应力锚索加固，开挖至负二层中板时将两钢管立柱间混凝土浇筑完毕，减小钢管立柱细长比；再采用多台挖掘机配合斜通道分台阶挖出放坡土石方，最后利用2号竖井及大里程区间竖井挖出剩余土石方。
土石方主要为爆破开挖，考滤对钢管立柱的保护，钢管立柱与岩体间采用中砂回填，达到减震作用，采用控制爆破，控制爆破震速和冲击波方向，减小钢管立柱的干扰。下部开挖顺序见图8。
图9西安路主体结构支架示意图
8总结及建议
（1）由于西安路中心的排污管道紧临电车轨道，不能改移，排污管道为平铺连接的混凝土管，减小拱顶下沉及地表沉降是一个关键问题，所以西安路站确定施工方案的理念主要是利用主体结构达到减跨作用，必须及时对初支及二衬背后注浆。
（２）由于拱顶二衬分为多次浇筑，施工缝较多，防水处理难度大，必须加强防水板的保护和连接处理。
（３）由于本方案利用结构钢管立柱使拱顶增加了竖向支撑，拱脚受力方式与单拱受力变化较大，须先施工拱脚中板或设支撑用以稳定拱脚。
（４）由于车站施工工法较复杂，施工工序多且工序转换频繁，施工组织要求高。
（５）由于顶纵梁与中拱分开施工，保证钢管立柱不位移也是一个关键问题，根据导洞高度可以设置拉杆及锚固件保证钢管立柱稳定，有条件时最好将顶纵梁与中拱一次性浇筑。
参考文献
[1]曾冰海.洞柱法(PBA)暗挖多跨地铁车站扣拱施工[J].隧道建设Vol.30 No.4 Aug.2010.
[2]赵克生、肖昌军.北京地铁10号线劲松站顶纵梁施工技术[J].铁道标准设计2008(12).234-236.
论文作者:陈宁
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/1
标签：拱顶论文; 钢管论文; 西安论文; 车站论文; 立柱论文; 土石方论文; 中板论文; 《建筑学研究前沿》2017年第29期论文;