周波

（中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司，北京100000）

1 引言

目前，地鐵車站施工方法主要有明挖、暗挖、蓋挖等[1]。針對山區(qū)城市，特別是地形起伏較大的地區(qū)，如貴陽的地鐵工程，整個車站采用單一的施工方法不能滿足便捷、安全、經(jīng)濟的要求，而采用明暗挖結(jié)合的方法，則可根據(jù)站位的具體情況，通過明挖和暗挖部分相對靈活地布置，即可方便現(xiàn)場組織，降低施工難度，也可降低工程投資[2，3]。本文依托貴陽地鐵2號線一期工程三橋站，通過對明暗挖車站進洞方案比選并結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果，在確保安全的前提下，選擇圍護結(jié)構(gòu)進洞方案，大大地節(jié)約了施工工期，為后續(xù)類似工程提供借鑒。

2 工程案例

2.1 工程概況

三橋站為貴陽軌道交通2號線一期的第17座車站，北接北京西路站，南接二橋站。車站位于貴遵高速公路與三橋北路交叉口東南象限內(nèi)，沿貴遵高速呈南北布置，車站上方為TOD開發(fā)，設(shè)置2層地下室+4棟高層。車站明挖段采用地下4層雙跨矩形框架結(jié)構(gòu)，標準段寬22.30 m，深度約30.69~32 m，長118.50 m，采用“樁+內(nèi)支撐”圍護方案，明挖段標準段圍護結(jié)構(gòu)橫斷面圖詳見圖1。暗挖段開挖斷面面積477.00 m2，開挖跨度25.75 m，開挖高度20.95 m，長24.00 m，采用曲拱直墻+中承重墻斷面，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，暗挖段標準段支護斷面圖詳見圖2。車站兩端接礦山法區(qū)間。

圖1 地鐵車站明挖段標準段圍護結(jié)構(gòu)橫斷面圖

圖2 地鐵車站暗挖段標準段支護斷面圖

2.2 水文地質(zhì)情況

根據(jù)成因和物質(zhì)組成的差異，將場地內(nèi)第四系覆蓋層劃分為1個土質(zhì)單元，即<1-1>素填土層；據(jù)鉆孔揭露的地層巖性、巖體完整程度、溶蝕程度、風化特征及巖芯采取率等將探明深度范圍內(nèi)的巖體劃分為4個巖質(zhì)單元，即<13-1-b>強風化泥質(zhì)白云巖、<13-1-C>中風化泥質(zhì)白云巖、<13-2-b>強風化泥質(zhì)灰?guī)r、<13-2-C>中風化泥質(zhì)灰?guī)r。

場區(qū)地下水主要有孔隙水、基巖裂隙水以及巖溶管道水3種類型，富水性較高?？紫端饕x存于第四系松散覆蓋層內(nèi)，主要接受大氣降雨補給，局部為上層滯水；基巖溶裂隙水含量較豐富，主要賦存于碳酸鹽巖的風化裂隙內(nèi)，主要接受大氣降雨及上游地表及地下水補給；巖溶管道水主要賦存于白云巖溶穴或巖溶管道內(nèi)，接受大氣降雨的入滲補給以及地表徑流通過巖溶洼地、落水洞等集中注入補給。

3 進洞方案比選

3.1 明挖段結(jié)構(gòu)完成后進洞施工暗挖

常規(guī)做法是明挖段主體結(jié)構(gòu)完成后再開始進行暗挖段進洞施工，施工風險較少，圍護結(jié)構(gòu)支撐體系不需要進行轉(zhuǎn)換，但是施工組織難度較大、效率低，同時部分重載設(shè)備需要在中板上行駛，可能對中板結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

3.2 明挖段結(jié)構(gòu)完成前進洞施工暗挖

在地質(zhì)條件較好的工程，通過采取一定的加強措施后，在底板結(jié)構(gòu)達到設(shè)計強度后提前進行暗挖進洞施工，大大地節(jié)約了施工工期，降低了施工組織難度，減少了暗挖段施工對中板的影響，但是圍護結(jié)構(gòu)支撐體系轉(zhuǎn)換風險較大。

3.3 方案比選

本工程前期因外部條件限制，工期已嚴重滯后，按照明挖結(jié)構(gòu)施工完成后再進行暗挖段進洞施工，現(xiàn)場進度不能滿足節(jié)點工期要求，為確保節(jié)點工期要求，考慮采用明挖段底板完成后暗挖段進洞開挖，采取以下施工措施：

1）明挖基坑開挖至橫梁及超前小導(dǎo)管處大管棚即可先期施作，并同步施工橫梁處鎖腳錨桿。

2）根據(jù)現(xiàn)場施工需要，調(diào)整第四、五道支撐布置形式及格構(gòu)柱、聯(lián)系梁設(shè)置等，詳見圖3和圖4。

圖3 第四、五道支撐調(diào)整前后平面布置圖

圖4 支撐調(diào)整后剖面圖

3）橫梁分段施工，同時在后期開挖暗挖斷面時根據(jù)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法分段破除圍護樁。

4）破除圍護樁時，先破除600 mm進深的樁，施作馬頭門處聯(lián)立三榀鋼架，待初支達到強度要求后，再繼續(xù)破除另一半樁，同時加強地表監(jiān)測，若發(fā)現(xiàn)位移及應(yīng)力變化較大，或超警戒值時，立即停止施工，并通知參建單位現(xiàn)場解決。

5）暗挖斷面高度范圍內(nèi)斜撐無法布置，采用橫撐替代，施工時加強監(jiān)測。若位移及變形變化較大，可在業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計、地勘等單位協(xié)調(diào)下施作錨索。

6）二襯采用小模板施工，拆除臨時支撐范圍控制在6 m內(nèi)，二襯跟進再施作下一個循環(huán)。

4 模擬計算

根據(jù)受力分析模擬實際施工工程，遵循“先變位，后支撐”的原則，在計算中計入結(jié)構(gòu)的先期位移值及支撐變形，采用“理正深基坑7.0”對隨基坑開挖支撐架設(shè)及進洞時支撐轉(zhuǎn)換進行模擬計算。計算結(jié)果詳見圖5~圖6。

圖5 內(nèi)力位移包絡(luò)圖

圖6 地表沉降圖

根據(jù)JGJ 120—2012《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》[4]進行驗算，鋼（混凝土）支撐穩(wěn)定性、地面沉降、圍護樁配筋（主筋24E28）、整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=10.246>1.35、抗傾覆系數(shù)Kt≥1.25等，均滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)論

本文通過對貴陽地鐵2號線一期工程三橋站暗挖進洞施工方案進行分析，并進行模擬計算。目前，三橋站已開通運營，證明采取相應(yīng)的措施后，明挖段結(jié)構(gòu)完成前進洞施工暗挖方案是可行的?？偨Y(jié)設(shè)計及施工過程中解決的問題，為后續(xù)類似工程建設(shè)提供以下建議：（1）明挖結(jié)構(gòu)底板封閉且混凝土強度達到設(shè)計要求后才能開始支撐體系轉(zhuǎn)換施工；（2）選擇合理的暗挖工法及支護措施，減少暗挖施工對明挖圍護體系的影響[5]。