林惜勇

復(fù)雜交通環(huán)境下跨路口地鐵車站施工工法的選擇

林惜勇

為了更好地發(fā)揮地鐵的服務(wù)功能，主干道十字路口往往是地鐵車站位置的首選，而這些位置的周邊環(huán)境卻相對(duì)復(fù)雜，交通繁忙、管線眾多等因素對(duì)地下車站的施工方法有較大的影響和限制。本文通過對(duì)比廈門地鐵車站以及北京地鐵某車站跨路口段采取的施工工法，從交通疏解、管線遷改、工程風(fēng)險(xiǎn)、工期及造價(jià)等方面對(duì)各種施工方法進(jìn)行分析總結(jié)，希望能對(duì)本地區(qū)今后類似地鐵車站提供設(shè)計(jì)及施工方面的借鑒。

地鐵車站 施工工法 跨路口

隨著城市地鐵的快速發(fā)展，地鐵已經(jīng)被視為城市形象升級(jí)的符號(hào)，同時(shí)也成為解決城市公共交通困頓的優(yōu)先選項(xiàng)。地鐵線網(wǎng)通常沿城市主干道布設(shè)，覆蓋主城區(qū)最主要的客流交通走廊，位于主城區(qū)十字路口的車站具有交通繁忙、管線眾多、周邊建構(gòu)筑物密集等顯著特征，工程施工難度非常大。在復(fù)雜的交通環(huán)境條件下，選擇合理工法進(jìn)行施工，對(duì)車站的順利實(shí)施將起至關(guān)重要的影響。路、呂嶺路、環(huán)島干道均為廈門的交通要道。為滿足交通需要，位于兩條主干道交匯處的車站十字路口段主要采取兩種鋪蓋方案，下面就兩種方案進(jìn)行分析。

一、廈門地鐵車站跨路口方案

（一）工程情況

廈門地鐵1號(hào)線島內(nèi)段線路起于鷺江道，經(jīng)湖濱中路、湖濱南路，沿嘉禾路敷設(shè)出廈門本島。2號(hào)線島內(nèi)段線路過海后進(jìn)入廈門本島東渡港，經(jīng)湖濱北路、呂嶺路，沿環(huán)島干道到達(dá)線路終點(diǎn)五緣灣站。1、2號(hào)線島內(nèi)段線路經(jīng)過的湖濱中路、湖濱南路、嘉禾路、湖濱北

方案一：跨路口半幅倒邊施工蓋板，半幅疏解通行

跨路口半幅倒邊施工蓋板，半幅疏解通行方案的典型車站有將軍祠站、塘邊站，湖濱中路站、育秀東路站、中孚花園站。

該方案蓋板采用兩種形式：第一種為臨時(shí)鋪蓋系統(tǒng)，包括軍用梁體系，如將軍祠站、塘邊站以及混凝土路面體系，如育秀東路站；第二種為永久頂板，包括先行施工逆筑頂板，如中孚花園站以及車站順做結(jié)構(gòu)頂板，如湖濱中路站。

具體方案為：十字路口分幅施工，先施工一側(cè)半幅的蓋板，另一側(cè)通行，蓋板施工后，交通導(dǎo)改至蓋板上。如果是永久頂板，頂板施工后，上方作為管線遷改路徑，回填后恢復(fù)路面。

以中孚花園站為例，車站位于呂嶺路與金尚路交界處，沿呂嶺路跨路口設(shè)置，呈東西走向。主體采用明挖法，分兩期施工，一期圍擋施工呂嶺路和金尚路十字路口西側(cè)和部分東側(cè)的主體結(jié)構(gòu)，提前組織路口西側(cè)的永久頂板，作為雨水箱涵遷改的路徑以及回填后作為二期交通疏解路面，金尚路沿路口東側(cè)通行，呂嶺路沿圍擋兩側(cè)疏解。二期金尚路交通倒邊，從路口西側(cè)已建的路面通行，呂嶺路交通不變。（詳見圖1、圖2。）

圖1 中孚花園站一期交通疏解圖

圖2 中孚花園站二期交通疏解圖

方案二：跨路交叉口施工鋪蓋，環(huán)島方式通行

跨路交叉口施工鋪蓋，環(huán)島方式通行的典型車站有城市廣場(chǎng)站、湖濱東路站、呂厝站、火炬園站、體育中心站。

該方案蓋板采用兩種形式：第一種為臨時(shí)鋪蓋系統(tǒng)，采用軍用梁體系，如城市廣場(chǎng)站、火炬園站；第二種為永久逆筑頂板，如湖濱東路站、呂厝站、體育中心站。

具體方案為：十字路口全鋪蓋施工，交通沿圍擋四周通行，蓋板施工后，交通導(dǎo)改至蓋板上，恢復(fù)原垂直車站方向道路的通行能力。如果是永久頂板，頂板施工后，上方作為管線遷改路徑，回填后恢復(fù)路面。

以城市廣場(chǎng)站為例，車站位于嘉禾路與仙岳路交叉路口。主體分兩期施工：一期圍擋施工嘉禾路與仙岳路中間部分的臨時(shí)蓋板，嘉禾路、仙岳路交通均沿一期圍擋進(jìn)行疏解，環(huán)島通行；二期施工嘉禾路和仙岳路交叉口兩側(cè)主體，嘉禾路交通沿車站兩側(cè)進(jìn)行疏解，仙岳路交通恢復(fù)至圍擋前狀態(tài)。（詳見圖3、圖4。）

圖3 城市廣場(chǎng)站一期交通疏解圖

圖4 城市廣場(chǎng)站二期交通疏解圖

二、北京地鐵某車站跨路口方案

（一）工程情況

北京地鐵4號(hào)線西單站位于西長(zhǎng)安街與宣武門內(nèi)大街、西單北大街相交處十字路口的東側(cè)，呈南北走向，中部下穿西長(zhǎng)安街，并上跨既有地鐵1號(hào)線區(qū)間。此地區(qū)是繁華的商業(yè)區(qū)，密布重要的大型公共建筑。長(zhǎng)安街是北京最重要的一條東西向的交通主干道，機(jī)動(dòng)車流量達(dá)到235輛/分鐘，非機(jī)動(dòng)車流量達(dá)到104輛/分鐘，其重要程度不言而喻。為不影響地面交通，車站分為南段、中間段（過長(zhǎng)安街段）和北段，南北兩段為地下雙層雙柱三跨結(jié)構(gòu)，采用蓋挖逆作法施工，與過長(zhǎng)安街段相連部分為單層箱形結(jié)構(gòu)，中段橫穿長(zhǎng)安街采用暗挖單層方案，具體詳見方案三。

方案三：跨路口暗挖單層方案

車站中段橫穿長(zhǎng)安街暗挖單層方案，采取兩個(gè)單層馬蹄形單洞隧道，斷面尺寸為9.9m（寬）×9.1m（高），長(zhǎng)度46.8m，中間設(shè)兩個(gè)聯(lián)絡(luò)通道，將兩個(gè)單洞斷面相連，兩單洞的隧道中心線間距為14m，隧道覆土深度約4m，結(jié)構(gòu)底板距1號(hào)線結(jié)構(gòu)頂板僅54cm。（西單站暗挖隧道縱斷面見圖5。）

三、方案對(duì)比分析

（一）方案一分析

1．交通疏解

十字路口半幅施工鋪蓋，半幅通行，雖然可以滿足“占一還一”原則，保證道路通行，但是由于線形較差，對(duì)通行能力有一定影響，而且對(duì)垂直車站方向主干道的影響時(shí)間較長(zhǎng)，從一期圍擋開始一直持續(xù)到車站主體施工完成，時(shí)間約2～2.5年。

主要存在以下問題：

（1）受道路線形影響通行速度降低，線形的突變以及轉(zhuǎn)彎處的圍擋遮擋了駕駛員視線，存在安全隱患，夜間尤為突出。

（2）施工圍擋分兩期進(jìn)行，交通導(dǎo)改也需要進(jìn)行兩次，施工期間由于路面不平整、標(biāo)線缺失，極易造成交通秩序的混亂。

（3）主干道速度降低，時(shí)常造成路口排隊(duì)現(xiàn)象，車輛出現(xiàn)阻滯狀態(tài)，某些時(shí)段可能會(huì)完全阻塞。同時(shí)，地鐵施工造成部分車輛繞行，加劇了該區(qū)域其他路段的交通擁堵狀況。

圖5 西單站暗挖隧道縱斷面圖

2．管線遷改

蓋板施工前，須將蓋板范圍內(nèi)的管線遷改至主體結(jié)構(gòu)外，如果是逆筑頂板，增加了主體結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)的管線遷改，在頂板完成后，遷改部分管線至頂板上方。

比如中孚花園站，施工逆筑頂板前，需將上方橫穿車站的電力、給水、污水、軍纜等管線遷改至結(jié)構(gòu)外，尤其是新舊管線割接涉及停水、停電、污水排放以及軍纜審批等，手續(xù)繁瑣，審批時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度產(chǎn)生較大影響。待頂板施工完成后，再將橫穿車站的雨水箱涵遷改至頂板上方，然后回填路面，作為二期交通疏解的通行道路。

3．工程風(fēng)險(xiǎn)

蓋挖法因?yàn)槭紫韧瓿闪虽伾w或結(jié)構(gòu)頂板施工，結(jié)合圍護(hù)樁或地連墻，形成了閉合的圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐體系，因此施工風(fēng)險(xiǎn)比較小。

（二）方案二分析

1．交通疏解

跨路交叉口施工鋪蓋，環(huán)島方式通行，相比方案一，線形更差，通行能力影響更大，但影響時(shí)間比方案一相對(duì)少，對(duì)垂直車站方向主干道的影響時(shí)間主要是施工中間蓋板的時(shí)間，約6個(gè)月。

2．管線遷改

同方案一。

3．工程風(fēng)險(xiǎn)

同方案一。

（三）方案三分析

1．交通疏解

垂直車站方向主干道交通不受影響。

2．管線遷改

橫跨車站的管線不受影響，同時(shí)在暗挖部位可為兩端橫跨車站管線提供管線遷改空間。

3．工程風(fēng)險(xiǎn)

（1）北京地鐵過長(zhǎng)安街暗挖隧道工程風(fēng)險(xiǎn)

小凈距大斷面隧道下穿西長(zhǎng)安街，覆土深度約4m，屬于超淺埋結(jié)構(gòu)，且覆土層主要為人工填土，屬Ⅵ級(jí)圍巖，圍巖穩(wěn)定性極差，存在坍塌引發(fā)交通事故的巨大風(fēng)險(xiǎn)。另外，還存在1號(hào)線地鐵運(yùn)營(yíng)隧道上浮風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)覆土淺、圍巖差及小凈距施工風(fēng)險(xiǎn)采取密排大管棚支護(hù)+CRD法開挖+小導(dǎo)管超前注漿技術(shù)措施。①管棚采用無(wú)縫鋼管，直徑325mm、壁厚12mm、長(zhǎng)度46.8m，鋼管中心間距0.4m。②CRD法分6個(gè)洞室分步開挖，每榀格柵間距為50cm，左右洞錯(cuò)開施工。每個(gè)導(dǎo)洞的施工步距為5m，即1號(hào)施工洞室開挖5m后，進(jìn)行2號(hào)洞室的開挖，在2號(hào)洞室開挖的同時(shí)1號(hào)洞室仍然以同樣的速度進(jìn)行開挖，依此類推。在跨越1號(hào)線隧道范圍內(nèi)，每次只進(jìn)行一個(gè)導(dǎo)洞施工，待該導(dǎo)洞完全越過1號(hào)線隧道后，再進(jìn)行下一導(dǎo)洞施工。③隧道拱頂穿越雜填土層，施工上方兩個(gè)洞室時(shí)采用小導(dǎo)管注漿超前加固。本工程結(jié)構(gòu)完成后拱頂最大沉降15.5mm，地表最大沉降22.5mm，說明采取的措施對(duì)控制沉降起到很好的效果。

針對(duì)既有1號(hào)線地鐵運(yùn)營(yíng)隧道上浮風(fēng)險(xiǎn)采取既有線兩側(cè)及拱頂注漿＋預(yù)應(yīng)力自鉆式抗浮錨桿技術(shù)措施，確保了1號(hào)線運(yùn)營(yíng)安全。

（2）廈門地鐵暗挖隧道工程風(fēng)險(xiǎn)

1、2號(hào)線車站基坑埋深17～23m，地層由上而下依次為雜填土、素填土、殘積砂質(zhì)黏性土、全風(fēng)化花崗巖、散體狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、碎裂狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖、微風(fēng)化花崗巖，部分靠湖或靠海站點(diǎn)中部有淤泥和淤泥質(zhì)黏土。若車站跨路口段采用暗挖隧道方案，隧道覆土約7～13m，穿越地層主要為殘積砂質(zhì)黏性土、散體狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、碎裂狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、全風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖，微風(fēng)化花崗巖，屬上軟下硬地層。水位埋深1～5m，賦存于殘積層、全、強(qiáng)風(fēng)化殘積孔隙裂隙水，以及碎裂狀強(qiáng)風(fēng)化帶的基巖裂隙水。開挖過程發(fā)生滲漏水，以及受放炮震動(dòng)等外界因素影響，容易引起隧道上方的軟弱質(zhì)圍巖失穩(wěn)，引起地表及建筑物沉降，稍有不慎可能導(dǎo)致拱頂坍塌，更嚴(yán)重點(diǎn)導(dǎo)致地面坍塌等重大安全事故。

廈門地鐵有部分區(qū)間靠車站端頭采取暗挖方案，并通過采取相應(yīng)技術(shù)措施，順利實(shí)施完成。鎮(zhèn)海路站至中山公園站區(qū)間小里程端接鎮(zhèn)海路站199m受地質(zhì)、平曲線影響采取單洞雙線暗挖方案，開挖斷面尺寸12.3m×9.9m，隧道覆土約13m，穿越地層為碎裂狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、散體狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖，為典型的上軟下硬地層，水位埋深1.8～5.4m。施工采取洞外降水+拱頂超前小導(dǎo)管/邊墻砂漿錨桿+CD/CRD法開挖的技術(shù)措施，順利解決了存在的風(fēng)險(xiǎn)，本段于2016年3月15日進(jìn)洞，8月13日順利貫通，歷時(shí)5個(gè)月。因此，針對(duì)廈門地鐵地質(zhì)和水文情況，車站跨路口段采取大斷面暗挖隧道方案，采取相應(yīng)的措施，風(fēng)險(xiǎn)也是可控的。

4．工期

車站橫跨主干道長(zhǎng)度按40m計(jì)算，如果隧道是土層地質(zhì)，按CRD法六步開挖，4個(gè)月可貫通；如果是巖石地質(zhì)爆破開挖，2個(gè)月可貫通；如果是上軟下硬地層，3個(gè)月可貫通。另外，車站兩端可先行施工中部暗挖段端頭，盡早為暗挖隧道開挖提供條件，相比方案一、方案二，省去了管線遷改、交通二次導(dǎo)改的施工時(shí)間，工期比較可控。

5．造價(jià)

方案一、方案二：跨路口段蓋板若采取頂板逆筑，參照鉆孔樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)明挖法車站造價(jià)，每延米造價(jià)約31.3萬(wàn)元；若采取臨時(shí)路面系統(tǒng)，參照鉆孔樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)半鋪蓋法車站造價(jià)，每延米造價(jià)約42.2萬(wàn)元，則40m車站造價(jià)分別為1252萬(wàn)元、1688萬(wàn)元。

方案三：參照鎮(zhèn)海路站至中山公園站區(qū)間，大斷面隧道，開挖斷面方97方，每延米造價(jià)約11萬(wàn)元。另外，2個(gè)聯(lián)絡(luò)通道造價(jià)約300萬(wàn)元，增加兩個(gè)端頭墻造價(jià)約310萬(wàn)元，則采取暗挖方案的造價(jià)為1500萬(wàn)元，同時(shí)，可省去管線遷改、交通二次導(dǎo)改的相關(guān)費(fèi)用，相比方案一、方案二，總造價(jià)更低。

四、小結(jié)

綜合分析上述三種方案，方案一、方案二在管線遷改、施工風(fēng)險(xiǎn)、工期、造價(jià)等方面差別不大，區(qū)別主要在于交通疏解方面，根據(jù)橫跨車站方向主干道的實(shí)際情況可具體設(shè)置。方案三除了在建筑功能上不能在站廳層中將兩端頭連接，但過街功能保證，在交通疏解、管線遷改、工程籌劃、工期、造價(jià)等方面都優(yōu)于方案一、方案二?？缏房诓捎冒低诜ㄊ┕た梢杂行У乇苊庥捎诘罔F施工而引起的交通擁堵和管線改移，在節(jié)省前期費(fèi)用的同時(shí)也為提早開工創(chuàng)造了條件。通過廈門地鐵車站跨路口方案與北京地鐵某車站跨路口方案的比較分析和對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)、費(fèi)用、工期等方面綜合考慮，本人認(rèn)為廈門地鐵在必要時(shí)跨路口段采取暗挖方案也是可行的。

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（作者單位：廈門軌道交通集團(tuán)有限公司）