羅光財，鄧尤東，雷 軍，盧智強

(中國建筑第五工程局有限公司，湖南 長沙 410004)

近年來，隨著國內(nèi)城市軌道交通飛速發(fā)展，地鐵將成為市民出行的主要公共交通方式。城市軌道交通工程大多數(shù)地處繁華鬧市區(qū)，為了減輕工程建設對居民生活影響，越來越多的地鐵車站設計為超大斷面淺埋暗挖的隧道工程。地鐵車站采用暗挖法施工，施工通道、附屬結構與超大斷面車站主體隧道轉(zhuǎn)換段施工工序最為復雜、結構體系受力轉(zhuǎn)換頻繁，圍巖變形、應力以及支護結構受力復雜。在超大斷面淺埋暗挖地鐵車站，采取有效的施工方法實現(xiàn)轉(zhuǎn)換段施工，對于確保車站施工安全至關重要。以重慶軌道交通9號線天梨路車站工程為載體，通過對轉(zhuǎn)換段施工工藝的改進和施工保障措施的優(yōu)化，開展大斷面暗挖隧道轉(zhuǎn)換段開挖技術研究，為類似工程提供借鑒。

1 工程概況

重慶市軌道交通9號線一期工程天梨路站位于重慶市沙坪壩區(qū)天梨路下方，全長245.0m，單拱雙層結構，隧道采用復合式襯砌，開挖凈寬23.24m，開挖深度21.26m；頂部覆蓋層厚度約31～33m。共設2組風亭和4個出入口，均為暗挖復合襯砌結構。其中風道最大凈寬為13.4m，出入口凈寬6.5m。

2 工程地質(zhì)條件

項目位于沙坪壩區(qū)覃家崗沿線，原始的地貌為構造剝蝕淺丘地貌?，F(xiàn)狀地形經(jīng)人工改造較為平緩。經(jīng)地面地質(zhì)調(diào)查和搜集的相關地質(zhì)資料反映，擬建區(qū)內(nèi)地層由上而下依次可分為第四系全新統(tǒng)填土層Q4ml、殘坡積層粉質(zhì)黏土Q4el+dl和侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組J2S沉積巖層。沿線基巖強風化帶厚度一般為1.00～3.50m?；鶐r強風化帶巖體破碎，風化裂隙發(fā)育，巖質(zhì)軟，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。基巖內(nèi)裂隙發(fā)育程度為較發(fā)育，巖體呈塊狀結構。

根據(jù)沿線地下水的賦存條件、水理性質(zhì)及水力特征，沿線地下水可劃分為第四系松散層孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水。

3 暗挖車站施工總體部署

施工通道采用臺階法開挖進入車站主洞進行挑頂施工，完成轉(zhuǎn)換段施工后，采用雙側壁導坑法開挖進入車站主洞施工，如圖1所示，總體施工部署主要步驟如下。

圖1 暗挖車站總體施工部署

1)站廳層

由施工通道與主洞正交進洞，首先進入站廳層按平坡開挖至正洞邊墻，完成由施工通道小斷面向車站主洞大斷面轉(zhuǎn)換，待施工通道處的正洞初期支護完成后向主洞兩端掘進施工。

2)站臺層

施工支通道對應的車站主洞部位左右側導坑上、中臺階開挖支護完成后，由支通道正交進入主體結構站臺層進行施工。進入站臺按平坡開挖至正洞邊墻，完成由支通道施工通道小斷面向車站主洞大斷面轉(zhuǎn)換，待支通道處的正洞初期支護完成后向主洞兩端掘進施工。

3)附屬結構

由站廳層向兩端掘進至主體結構與出入口處，同時進行接口交叉施工；施工至出入口、風道或區(qū)間隧道后，先施工車站主洞支護、站廳層部分風亭上部接口支護，后續(xù)由站臺層開挖至下導坑進行下部施工，完成附屬結構通道的連接段結構(又稱“鎖口”)施工，待連接段結構達到設計強度后，再開挖出入口、風道通道其余部分或區(qū)間隧道。

4 施工通道進入車站站廳層轉(zhuǎn)換施工

根據(jù)地質(zhì)情況，施工通道與車站主洞邊墻相交5m左右范圍初期支護加強。施工通道進入主洞采用門型鋼架。施工主通道(站廳層)首先垂直進入主洞上半斷面,施工通道進入主洞后開始連續(xù)段(挑頂)施工，開挖方法為臺階法，主洞采用雙側壁導坑法開挖。由于車站隧道斷面大，通道與車站主洞的墻部與拱腳處相交相接，受力復雜，須精心組織，確保施工安全。

4.1 施工工藝流程(見圖2)

圖2 施工通道進入車站主洞挑頂施工工藝流程

4.2 施工步序

1)施工通道與車站主洞接口末端密排3～4榀門式鋼拱架后，開始設置門式鋼架，并施作初期支護。門型鋼架施工3.5m左右后，架設車站主洞左側鋼架。

2)繼續(xù)向前施工，按臺階法分段(縱向長度不大于1m)開挖車站斷面范圍內(nèi)矩形通道，根據(jù)高度變化架設門式鋼架(間距一般為0.5m/榀)，門式鋼架內(nèi)側應將主洞初支外輪廓包含在內(nèi)，并沿隧道主體初期支護施作中空注漿錨桿，門形鋼架施工至距離主洞隧道右側拱腰1.8m左右時，開始開挖右側拱腰土體，施作車站主體初期支護。

3)為保證車站開挖導洞拆除臨時門架立柱安全，在施工通道與主洞接口處內(nèi)側密排2～3榀I22b內(nèi)層門形鋼架。主洞隧道右側拱腳支撐于開挖面底板基巖上，右側主洞鋼架與左側主洞鋼架采用鋼板有效連接，同時分別施工鎖腳錨桿，主洞鋼架密貼門字鋼架，其左側鋼架左端支撐于施工通道內(nèi)層密排門形鋼架上，并與之焊接牢固，同時主洞左側鋼架末端及時施作2根鎖腳錨桿。

4)待挑頂橫通道內(nèi)施工監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定且均在允許范圍內(nèi)時，破除車站主洞縱向方向一端右側導坑上部門形拱架邊墻，跳榀拆除門形拱架立腿，并加強觀測，監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定且在允許范圍內(nèi)時拆除剩余門形拱架立腿，必要時采用砂漿錨桿對拱架拱頂進行加固。然后沿車站縱向開挖并施作右側上導洞初期、臨時支護。

5)待車站主洞右側上導坑開挖至支護完成1～15m后，再破除左側門形支架，施作左側上半斷面導坑，并嚴格按照設計步距進行雙側壁導坑法施工。當沿主洞縱向一端右側上導坑開挖支護完成20m以上，方可組織車站往主洞縱向方向另一端方向進行右側上導坑開挖，同理組織左側上導坑開挖。核心土部分門形鋼架立柱一直保留至主洞仰拱開挖時方才能拆除。

4.3 主要控制措施

4.3.1施工通道連接斷面施工

施工通道在進入車站挑頂前必須嚴格控制開挖進尺，采用上下臺階法施工，施工必須堅持“短進尺、少擾動、強支護、勤量測、早成環(huán)”的原則，開挖每循環(huán)進尺為≤1.0m，根據(jù)地質(zhì)情況，施工通道與正洞邊墻相交5m范圍襯砌支護加強，并且初期支護必須緊跟掌子面。施工通道挑高段采用加強型支護，末端采用密排拱架。

4.3.2施工通道挑頂交接處門架型鋼施工

施工通道挑高斷面施工時，門字架橫梁高度需超過車站開挖輪廓面高度，以便后期施工。門字架下部必須墊實，不得出現(xiàn)懸空狀態(tài)。架立門形鋼架時，分別于墻角鋼架處設置鎖腳錨桿以保證鋼架穩(wěn)定，工字鋼架每榀各單元必須連接牢固，各榀之間施作連接筋，環(huán)向間距為1.0m，內(nèi)外交錯布置，與下一榀搭接預留長度不小于22cm。

4.3.3施工橫通道開挖施工

橫通道一般為矩形，門字架噴射支護，橫通道宜采用兩臺階法進行開挖作業(yè)，地質(zhì)較好時，可采用鉆爆法爆破施工，開挖沿正洞弧形開挖(應比正洞初支高出32cm)；當?shù)刭|(zhì)條件較差時，可采用非爆破開挖施工。

1)開挖方式選擇

兩臺階法施工橫通道時，一般采用短臺階法。開挖施工采用鉆爆工藝時，宜采用光面爆破，爆破施工必須堅持 “短進尺、弱爆破、強支護、勤量測、早成環(huán)”的原則，當?shù)刭|(zhì)條件較差時，可采用機械開挖施工。

2)兩臺階施工

兩臺階施工時，上臺階長度控制在3～5m，臺階法開挖每循環(huán)進尺不得超過1m，上臺階開挖高度≤6m，上臺階開挖超前下臺階3～3.5m。下半斷面開挖采用左右兩側交替進行的方式，左右兩側錯開開挖，下臺階開挖臺階高度根據(jù)實際情況具體調(diào)整。

上臺階開挖時，采用短進尺開挖，上臺階開挖進尺控制在1～2榀鋼架(間距約0.5m)，開挖后及時進行初期支護，同時施作橫向臨時鋼支撐。下臺階開挖時，下半斷面開挖采用左右兩側交替進行的方式，左右兩側錯開開挖；開挖后施作初期支護及時成環(huán)，構成穩(wěn)固的支護體系。施工過程中，通過監(jiān)控量測掌握圍巖和支護的變形情況，及時調(diào)整支護參數(shù)和預留變形量，保證施工安全。待支護體系穩(wěn)定后，再拆除橫向臨時鋼支撐。

5 施工支通道進入車站站臺層轉(zhuǎn)換施工

5.1 施工支通道施工

在車站主洞隧道對應部位左右側導坑上、中臺階已開挖支護完成后，施工支通道方可進入主體結構站臺層。待車站主洞隧道左右兩側中上部導坑向一端開挖通過支通道接入口大于10m后，支通道方可接入車站站臺層進行主體下部開挖支護。

由施工支通道進入車站主體下半斷面時，在施工支通道拱頂與車站主體相交處密排4～5榀型鋼拱架，使主洞隧道拱腳落在施工通道密排型鋼拱架上，然后進入車站主洞隧道下臺階。施工支通道采用鋼拱架支護，短進尺(循環(huán)進尺不得超過1m)施作一段施工通道至主洞右側下臺階，施工通道前方首先進行超前支護施工，采用超前小導管。在通道與主體結構臨時支護相交處密排4～5榀鋼拱架。

5.2 車站站臺層轉(zhuǎn)換施工

施工支通道進入站臺層完成轉(zhuǎn)換段施工后，拆除車站主洞隧道沿中上部導坑開挖方向一側的臨時支護開挖主洞隧道右側下部導坑。下部導坑向前掘進大于10m后，拆除臨時支護進行主洞隧道左側下部導坑開挖。當主洞隧道一端雙側壁導坑法開挖施工滿足安全步距要求后，緊跟著開始主洞隧道另一端開挖。

當站臺層一端初期支護穩(wěn)定后及時施作仰拱，當主洞隧道開挖大于30m后，在站內(nèi)組裝二襯臺車，盡早形成整體支護。

6 出入口、風道與車站主洞轉(zhuǎn)換施工

考慮工期要求以及施工方便，出入口及風道等可與車站隧道同時施工。為了保證同時施工不相互干擾以及施工安全，一方面強化現(xiàn)場施工組織管理，保證各作業(yè)面有序進行；另一方面要加強初期支護，通過增加錨桿長度、加密一定范圍內(nèi)工字鋼以及增加臨時支護，確保施工安全。

圖3 車站端墻支護

車站主洞隧道開挖站廳層時，當開挖導洞施工通過出入口或風道一定范圍后，便可以同時進行出入口或風道交叉口段(又稱為鎖口段)施工。出入口或風道開挖輪廓兩側，車站初期支護均應密排鋼拱架2榀進行加強。

交叉口段施工時，先施作車站主洞的初支，再施作交叉口范圍初支鋼架。交叉口處聯(lián)立3～4榀密排型鋼拱架加強，同時打設一環(huán)超前小導管；同時，出入口加強段采用砂漿錨桿加強，沿著出入口或風道縱向并與主體隧道鋼架大角度相交打設砂漿錨桿，與車站主洞拱架可靠連接。

開挖前架立預先截斷的車站主洞隧道鋼架，施作超前支護之后方可進行通道交叉口段開挖。對車站初期支護拱架進行切割，施工中應加強監(jiān)控量測，并設置拱架應力監(jiān)測。交叉口處地質(zhì)較好時采用弱爆破分部開挖，地質(zhì)較差時采用臺階法或預留核心土臺階法進行機械開挖。然后，施作出入口或風道與主體結構交叉口部分的二襯和車站主洞隧道的二襯，待二襯達到設計強度后，再開挖出入口或風道通道其余部分。

7 車站主洞與區(qū)間隧道轉(zhuǎn)換施工

車站端頭為車站區(qū)間左右線隧道與車站主洞隧道連接處，在端頭墻加設立兩榀工字鋼且加鎖腳錨桿，使正洞開口結構受力轉(zhuǎn)換穩(wěn)定，以保證正洞開挖時洞體安全。端頭墻要噴射平順，端墻一般采用砂漿錨桿，梅花形布置加固，如圖3所示。待車站端頭施工完后，進行區(qū)間隧道施工。施工區(qū)間隧道端頭時，設置加強環(huán)梁。

8 結語

在城市軌道交通的超大斷面地鐵車站暗挖施工中，多數(shù)通過施工通道進入車站主體隧道施工的，同時地鐵車站有多個區(qū)間正線隧道、出入口和風道等附屬工程切入車站主洞大斷面隧道。出入口、風道或區(qū)間隧道斷面基本上比車站主洞隧道斷面小很多，這些通道與車站主線隧道形成的交叉口部位圍巖變形、應力以及支護結構受力復雜，轉(zhuǎn)換段的施工工序也最為復雜、結構體系受力轉(zhuǎn)換頻繁，存在多種不利工況。因此，通過對轉(zhuǎn)換段的設計方案深化、詳細策劃施工部署、優(yōu)化施工步驟、短進尺施工開挖、嚴格控制安全步距等措施，有效實現(xiàn)轉(zhuǎn)換段施工，對于確保車站暗挖施工安全具有至關重要的作用。