葉至盛

（中電建鐵路建設(shè)投資集團(tuán)有限公司 工程管理部，北京 100044）

0 引言

我國(guó)地鐵建設(shè)日新月異，截至2020年底共有42個(gè)城市開(kāi)通地鐵，21座城市的線網(wǎng)規(guī)模達(dá)到100 km以上。隨著城市擴(kuò)展和客流量的不斷增加，常規(guī)低速、低運(yùn)量線路已不能滿足城市發(fā)展的需要，許多城市開(kāi)始新建長(zhǎng)大高速地鐵線路。面對(duì)巨大的工期、質(zhì)量、安全等生產(chǎn)壓力，有效控制成本并縮短土建建設(shè)工期，是保障線路如期開(kāi)通的重要條件，值得全國(guó)地鐵建設(shè)者們深入研究。結(jié)合長(zhǎng)大高速地鐵線路的特點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和采取一些全新的施工組織方式，并成功運(yùn)用于工程實(shí)踐，總結(jié)出一系列有效縮短土建工期的方法。

1 工程概況

成都地鐵19號(hào)線（簡(jiǎn)稱19號(hào)線）二期工程為長(zhǎng)大高速地鐵線，是連接雙流機(jī)場(chǎng)與天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)的機(jī)場(chǎng)快線，具有車站少、區(qū)間長(zhǎng)、速度快、斷面大等特點(diǎn)。線路全長(zhǎng)約43.20 km，均為地下線，最大站間距5.39 km，最小站間距1.46 km。全線共12站12區(qū)間，其中10站為換乘站，區(qū)間風(fēng)井8座，線路走向示意見(jiàn)圖1。系統(tǒng)制式采用A型車8輛編組，設(shè)計(jì)速度160 km/h。工程采用施工總承包模式，合同總價(jià)180.92億元。

圖1 19號(hào)線二期線路走向示意圖

2 工期特點(diǎn)

19號(hào)線為世界長(zhǎng)大高速地鐵線路中工期最為緊張的工程之一。據(jù)調(diào)研，我國(guó)類似規(guī)模線路的建設(shè)工期一般為4.5～5.5年，而19號(hào)線于2019年11月26日 開(kāi)工，初期運(yùn)營(yíng)計(jì)劃啟動(dòng)時(shí)間為2022年12月31日，總工期37個(gè)月，僅1 132 d。采用常規(guī)的土建設(shè)計(jì)及施工方法必然不能滿足開(kāi)通要求。因此，在工程籌劃階段，考慮除采用常規(guī)方法縮短土建工期外，主要通過(guò)采取優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和全新施工組織方式等措施，重點(diǎn)緊抓關(guān)鍵線路的建設(shè)，確保車站封頂、區(qū)間洞通、區(qū)間軌通、車站移交等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，以期滿足合同工期［1］。關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)施工計(jì)劃見(jiàn)圖2。

3 常規(guī)縮短土建工期方法存在的問(wèn)題

施工方為縮短土建工程中的關(guān)鍵工序、關(guān)鍵線路工期，通常采用多開(kāi)工作面，加大人力、機(jī)械、材料等資源投入，采用三班制增加有效作業(yè)時(shí)間，多工種多工序穿插施工等方法。雖然可能按期交付，但往往因?yàn)楣て诓缓侠恚冻鼍揞~的搶工費(fèi)用，造成工程成本大幅增加，工程質(zhì)量在搶工中也難以保證，施工過(guò)程還伴隨巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

4 設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

4.1 優(yōu)化建筑方案，避免遷改控制性管線

各類管線的正常運(yùn)行是城市民生的重要保障。地鐵建設(shè)需遷改部分管線，遷改進(jìn)度是制約地鐵車站封頂?shù)年P(guān)鍵因素，特別是10 kV以上電力線、高壓燃?xì)饩€，以及大直徑的給水、排水管線等，周期長(zhǎng)達(dá)數(shù)月，甚至以年計(jì)。同時(shí)，遷改工程存在安全風(fēng)險(xiǎn)高、經(jīng)濟(jì)成本高、社會(huì)影響大等問(wèn)題。19號(hào)線在勘探階段多措并舉，采用探挖、物探等方法查清地下管線。在設(shè)計(jì)階段，以不影響乘客使用功能為前提，通過(guò)優(yōu)化建筑方案，調(diào)整地下結(jié)構(gòu)位置、埋深、尺寸等，采用原位保護(hù)或避讓管線的設(shè)計(jì)方案，避免引起城市重要管線遷改。若無(wú)法避免遷改，也要求統(tǒng)籌車站主體與附屬結(jié)構(gòu)，做到一次遷改到位，避免將影響主體實(shí)施的管線遷改到附屬結(jié)構(gòu)上（因附屬結(jié)構(gòu)實(shí)施時(shí)需二次遷改，會(huì)導(dǎo)致延誤工期）。

4.2 優(yōu)化盾構(gòu)始發(fā)位置，避免在車站始發(fā)

我國(guó)地鐵建設(shè)中，盾構(gòu)機(jī)通常在車站端始發(fā)，該方法存在盾構(gòu)區(qū)間施工周期長(zhǎng)、占用車站端部的范圍廣等缺點(diǎn)。區(qū)間洞通后盾構(gòu)影響區(qū)范圍內(nèi)還剩余大量土建工程，如底板素混凝土回填、區(qū)間人防隔斷門、盾構(gòu)始發(fā)孔及出土孔封堵、站臺(tái)板、板上混凝土墻、軌頂風(fēng)道實(shí)施等。站后單位需等到所有土建工程完成并移交后，才能進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行機(jī)電安裝和裝修作業(yè)［2］。往往導(dǎo)致機(jī)電關(guān)鍵設(shè)備房作業(yè)在洞通后3～5個(gè)月才能啟動(dòng)，占用機(jī)電施工的直線工期，影響車站移交運(yùn)營(yíng)工期。而采取在風(fēng)井、明挖區(qū)間始發(fā)盾構(gòu)［3-9］，由于站后工程量小，可有效避免土建工程與站后單位施工場(chǎng)地的沖突問(wèn)題，并且可在洞通后立即移交站后作業(yè)。

19號(hào)線共12段盾構(gòu)區(qū)間，共投入32臺(tái)直徑8.6 m的大型盾構(gòu)機(jī)。工程籌劃階段，為確保區(qū)間洞通，盡可能將盾構(gòu)始發(fā)點(diǎn)調(diào)整到區(qū)間風(fēng)井和明挖區(qū)間，減少常規(guī)的車站端始發(fā)。19號(hào)線最終實(shí)現(xiàn)區(qū)間風(fēng)井始發(fā)18臺(tái)，車站前后帶配線的明挖區(qū)間始發(fā)8臺(tái)，傳統(tǒng)意義上的車站始發(fā)盾構(gòu)機(jī)僅6臺(tái)。

4.3 優(yōu)化軌排基地位置

19號(hào)線鋪軌長(zhǎng)度約91.6 km，為單線，全線擬設(shè)置11座鋪軌基地、4座散鋪基地、21個(gè)鋪軌作業(yè)面。軌排基地設(shè)計(jì)的合理性往往制約全線軌通，該線除采用常規(guī)的5～8 km設(shè)置1處基地的傳統(tǒng)方法外，還吸取以往工程中造成軌通工期延誤的各種經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，結(jié)合長(zhǎng)大高速線路特點(diǎn)，從細(xì)節(jié)上深化研究軌排基地設(shè)計(jì)原則。

19號(hào)線采用的軌排基地設(shè)計(jì)原則：（1）有條件時(shí)，不設(shè)于場(chǎng)地布置受限、交通繁忙的道路下方，避免影響社會(huì)交通；（2）不設(shè)于低洼地帶有防汛隱患處，防止汛期雨水通過(guò)軌排井倒灌入?yún)^(qū)間；（3）不設(shè)于機(jī)電關(guān)鍵設(shè)備房上方，以免鋪軌完成后軌排井封孔占用關(guān)鍵設(shè)備房直線工期；（4）不設(shè)于大于2層的地下車站、風(fēng)井，避免增加吊裝難度和風(fēng)險(xiǎn)；（5）選擇位置應(yīng)考慮25 m長(zhǎng)度軌排的地面運(yùn)輸條件，保證運(yùn)輸順暢；（6）將軌排孔與盾構(gòu)出土孔合建，減少封孔數(shù)量；（7）利用盾構(gòu)孔做散鋪下料孔，靈活增加散鋪基地等。

4.4 車站附屬與主體結(jié)構(gòu)同步實(shí)施

地鐵車站由主體（站臺(tái)、站廳、設(shè)備用房、生活用房）、出入口及通道、附屬建筑物（風(fēng)道、風(fēng)亭、冷卻塔）等部分組成。我國(guó)地鐵車站通常采用的設(shè)計(jì)施工方法為：先設(shè)計(jì)先實(shí)施車站主體，后設(shè)計(jì)后實(shí)施附屬結(jié)構(gòu)，附屬結(jié)構(gòu)在主體封頂后實(shí)施，站后單位待土建單位提供2出入口1風(fēng)亭條件后才進(jìn)場(chǎng)作業(yè)。

對(duì)此，提出有條件的附屬結(jié)構(gòu)與主體同步設(shè)計(jì)實(shí)施的理念。19號(hào)線要求附屬結(jié)構(gòu)與車站主體同步設(shè)計(jì)，施工方在施工組織設(shè)計(jì)時(shí)提前考慮實(shí)施附屬結(jié)構(gòu)，做到與主體同步施工，通過(guò)短期局部交叉施工，使附屬結(jié)構(gòu)于主體封頂前實(shí)施完成。19號(hào)線出入口（含安全口）61個(gè)，同步實(shí)施28個(gè)；風(fēng)亭30組，同步實(shí)施15組。同步設(shè)計(jì)實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)是可縮短車站直線工期約6個(gè)月，節(jié)約工程投資，減小多次打圍對(duì)社會(huì)交通的影響，站后單位也可提前進(jìn)場(chǎng)施工；同步實(shí)施還有利于從根本上解決主體結(jié)構(gòu)與外掛附屬接口處變形縫易滲漏水這一難題。同時(shí)，19號(hào)線考慮建筑空間布局，附屬結(jié)構(gòu)多采用頂出設(shè)計(jì)，減少外掛數(shù)量，進(jìn)一步縮短工期，可為土建單位及時(shí)向站后單位移交、站后單位及時(shí)向運(yùn)營(yíng)單位移交提供有利保障。以天府商務(wù)區(qū)站為例，該站共設(shè)4個(gè)出入口、2組風(fēng)亭、4個(gè)安全出口、4處換乘廳（見(jiàn)圖3），所有附屬結(jié)構(gòu)均與主體結(jié)構(gòu)同步設(shè)計(jì)、同步實(shí)施、同步移交。

圖3 天府商務(wù)區(qū)站附屬結(jié)構(gòu)

4.5 其他設(shè)計(jì)方法

（1）底板縱梁具備條件時(shí)原則上設(shè)計(jì)為上翻梁，結(jié)構(gòu)受力更合理，更有利于施工作業(yè)。避免設(shè)計(jì)為下翻梁因增加開(kāi)挖梁槽、防水施工、模板鋪設(shè)等工序，而延長(zhǎng)底板作業(yè)直線工期。

（2）混凝土支撐先期實(shí)施慢，養(yǎng)護(hù)周期長(zhǎng)，基坑出土外運(yùn)不靈活，后期拆除安全風(fēng)險(xiǎn)大，所需工期明顯長(zhǎng)于鋼支撐。因此，在保證基坑安全情況下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐應(yīng)設(shè)計(jì)為鋼支撐，減少混凝土支撐。

（3）避免設(shè)置長(zhǎng)距離區(qū)間疏散聯(lián)絡(luò)通道。天府新站—合江站盾構(gòu)區(qū)間早期設(shè)計(jì)有長(zhǎng)180 m且下穿既有線的礦山法聯(lián)絡(luò)通道，為全線控制性工程，后調(diào)整為左右線分設(shè)直出地面的疏散通道，與盾構(gòu)隧道同步實(shí)施。

（4）減少盾構(gòu)空推通過(guò)礦山法區(qū)間。溫家山站—牧華路站區(qū)間由礦山法區(qū)間與明挖區(qū)間2部分組成，盾構(gòu)機(jī)需空推通過(guò)礦山法區(qū)間后從車站端吊出，后將礦山法區(qū)間調(diào)整為明挖法施工，盾構(gòu)機(jī)直接從明挖區(qū)間吊出，無(wú)需空推過(guò)礦山法區(qū)間。怡心湖站和藍(lán)家店站因站后礦山法區(qū)間未調(diào)整，均制約了盾構(gòu)空推吊出和區(qū)間洞通工期。

（5）盡量采用頂板永久鋪蓋設(shè)計(jì)。地面交通有蓋挖需求時(shí)，設(shè)計(jì)為頂板永久鋪蓋，避免采用貝雷梁、軍便橋等臨時(shí)鋪蓋。頂板永久鋪蓋設(shè)計(jì)應(yīng)用于龍橋路站、雙流機(jī)場(chǎng)站，而龍港站則采用臨時(shí)鋪蓋，后期拆除時(shí)會(huì)再次影響交通，并因再次交通導(dǎo)行影響車站頂板回填。

（6）換乘車站設(shè)計(jì)時(shí)需充分預(yù)留后續(xù)線路土建工程及機(jī)電工程實(shí)施條件，避免后續(xù)車站實(shí)施時(shí)對(duì)既有車站進(jìn)行大規(guī)模改造，造成投資浪費(fèi)和不良社會(huì)影響。如天府商務(wù)區(qū)站和怡心湖站，由于先建車站未預(yù)留后建車站條件，需對(duì)既有線進(jìn)行大范圍改造，導(dǎo)致改造工期長(zhǎng)、難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高。

（7）重視防汛設(shè)計(jì)。19號(hào)線在圖紙中增加專題防汛設(shè)計(jì)內(nèi)容，查清防汛水位標(biāo)高，加強(qiáng)防汛擋墻設(shè)計(jì)、落實(shí)出入口風(fēng)亭出地面標(biāo)高、保障與既有線接口的封堵措施等，有利于保障工期和安全度汛。

（8）強(qiáng)化施工圖審查流程。提供正式施工藍(lán)圖前，增加建設(shè)單位和總包方會(huì)簽圖紙流程，避免出現(xiàn)工期明顯不能完成的設(shè)計(jì)方案。此外，建設(shè)單位在組織參建各方進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)交底和圖紙會(huì)審時(shí)，應(yīng)將工期作為重點(diǎn)內(nèi)容之一。從出圖前、出圖后實(shí)施前兩階段把控，避免開(kāi)工后出現(xiàn)大量設(shè)計(jì)變更而造成返工。

（9）項(xiàng)目業(yè)主與參建各方應(yīng)加強(qiáng)溝通交流，明確工期、投資等需求。設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分了解和掌握相關(guān)信息，綜合考慮設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、業(yè)主方對(duì)減少投資的要求，以及施工在工期、安全、成本上的壓力，提供既能滿足功能，又能適用于現(xiàn)場(chǎng)縮短工期的設(shè)計(jì)。

（10）項(xiàng)目業(yè)主應(yīng)盡早開(kāi)展設(shè)備招標(biāo)，以便設(shè)計(jì)單位和施工單位及時(shí)確定設(shè)備預(yù)留孔洞、預(yù)埋件、施工預(yù)留孔洞等相關(guān)問(wèn)題。

5 施工組織優(yōu)化

5.1 確保區(qū)間洞通、軌通

5.1.1 盾構(gòu)區(qū)間建立渣土分離系統(tǒng)

有場(chǎng)地條件和合適的地層時(shí)，應(yīng)建立渣土分離系統(tǒng)。盾構(gòu)出渣情況是直接影響盾構(gòu)洞通工期的關(guān)鍵因素。成都地鐵在19號(hào)線首次建立4處渣土分離系統(tǒng)，不僅將砂石等原料二次利用，節(jié)約成本，同時(shí)將分離出來(lái)的較稀的渣土綜合改良，便于渣土外運(yùn)，為盾構(gòu)掘進(jìn)創(chuàng)造有利條件。

5.1.2 盾構(gòu)附屬與盾構(gòu)掘進(jìn)同步實(shí)施

盾構(gòu)附屬是指聯(lián)絡(luò)通道、洞門封堵等，以往項(xiàng)目一般洞通后才啟動(dòng)聯(lián)絡(luò)通道和洞門封堵施工，不能及時(shí)移交軌道作業(yè)。19號(hào)線要求利用盾構(gòu)掘進(jìn)的空隙穿插進(jìn)行洞門封堵施工，如停機(jī)換刀、過(guò)站等空隙時(shí)間。要求在洞通前完成聯(lián)絡(luò)通道施工，即在最后一節(jié)臺(tái)車通過(guò)后立即啟動(dòng)聯(lián)絡(luò)通道的支撐體系，以及在盾構(gòu)正常掘進(jìn)時(shí)組織好交叉施工，洞通后立即組織隧道清理移交。同時(shí)，隧道清理、頂部嵌縫、堵漏作業(yè)等應(yīng)在洞通前提前實(shí)施，可有效縮短盾構(gòu)洞通至移交鋪軌作業(yè)的直線工期。

5.1.3 區(qū)間人防隔斷門門框安裝先于鋪軌施工

人防隔斷門門框（簡(jiǎn)稱人防門框）施工一般分為2種。一種為隧道調(diào)線調(diào)坡后、鋪軌作業(yè)前施工；另一種為鋪軌完成后，根據(jù)軌道施工位置及線路中心線進(jìn)行施工。

19號(hào)線工期緊、區(qū)間施工單位多、任務(wù)重，如果先鋪軌后進(jìn)行人防門框施工，將與接觸網(wǎng)、供電等專業(yè)交叉施工、相互影響，不利于控制總體工期，因此必須先施工人防門框后鋪軌。以往項(xiàng)目區(qū)間人防門框采用復(fù)雜支撐，澆混凝土后需25 d左右才能拆除支撐移交軌道作業(yè)，且施工期間軌道車受支撐阻礙無(wú)法通過(guò)，導(dǎo)致相鄰區(qū)域的軌道停止作業(yè)。19號(hào)線優(yōu)化區(qū)間人防門框支撐形式，采用4道角鋼作斜支撐，為區(qū)間正常通行提供4.5 m高、3.8 m寬的橫斷面，滿足3.6 m高、3.2 m寬的軌道車通行需求。區(qū)間人防門框加固方式示意見(jiàn)圖4。通過(guò)上述方法，區(qū)間人防門框施工緩解了緊張的工期壓力，對(duì)正線工期由20 d（搭支架、綁鋼筋、安裝套管、安裝模板、隱蔽工程驗(yàn)收、澆筑等強(qiáng)拆架）縮減至5 d（搭支架、關(guān)模板）起到重要作用，為鋪軌正常組織提供了有力保證。

圖4 區(qū)間人防門框加固方式示意圖

5.2 確保車站土建移交

5.2.1 車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)同步實(shí)施

成都地鐵以往線路通常是主體結(jié)構(gòu)封頂后，在車站內(nèi)再次搭設(shè)腳手架施作站臺(tái)板和軌頂風(fēng)道等內(nèi)部結(jié)構(gòu)。19號(hào)線所有車站軌頂風(fēng)道與主體結(jié)構(gòu)同步實(shí)施，2座車站站臺(tái)板與主體同步實(shí)施，解決了材料二次運(yùn)輸困難、混凝土澆筑質(zhì)量差的問(wèn)題，工期明顯縮短。

5.2.2 車站附屬結(jié)構(gòu)與盾構(gòu)掘進(jìn)同步實(shí)施

如果盾構(gòu)作業(yè)的龍門吊軌道基礎(chǔ)設(shè)于圍護(hù)樁上，附屬結(jié)構(gòu)在開(kāi)挖時(shí)需同步破除圍護(hù)樁，且附屬結(jié)構(gòu)必須在盾構(gòu)掘進(jìn)完成，拆除龍門吊后才能啟動(dòng)。上述情況將導(dǎo)致盾構(gòu)區(qū)間由于施工組織不利，成為全線最后洞通區(qū)間，造成該附屬結(jié)構(gòu)工程建設(shè)工期就成為全線車站移交的關(guān)鍵工期。19號(hào)線所有盾構(gòu)地面場(chǎng)地和龍門吊軌道基礎(chǔ)均未占?jí)焊綄偈┕た臻g，基礎(chǔ)設(shè)于主體側(cè)墻上方（以天府商務(wù)區(qū)站為例），保證附屬結(jié)構(gòu)工程有條件與盾構(gòu)掘進(jìn)同步施工。

5.2.3 采用預(yù)制構(gòu)件或門式支架法封堵孔洞

大量盾構(gòu)井、出渣孔、軌排井、設(shè)備吊裝孔或材料孔等臨時(shí)孔洞，后期需搭設(shè)腳手架自下而上進(jìn)行封堵，時(shí)間較長(zhǎng)，且封堵期間占用軌行區(qū)單位及車站機(jī)電安裝單位作業(yè)場(chǎng)地，影響其直線工期。因此，19號(hào)線采用預(yù)制構(gòu)件或門式支架法封孔，可有效縮短封孔工期。

6 實(shí)施成果

通過(guò)采取縮短土建工期的各種措施，成都地鐵19號(hào)線實(shí)現(xiàn)開(kāi)工以來(lái)340 d全線10座車站封頂、265 d 8座風(fēng)井封頂、有效掘進(jìn)295 d全部盾構(gòu)區(qū)間洞通。比常規(guī)土建工期總體縮短45 d，為后續(xù)施工提供了有利條件。

7 結(jié)論與建議

（1）在設(shè)計(jì)階段，充分調(diào)查和研究地鐵建設(shè)范圍內(nèi)的建構(gòu)筑物，在不嚴(yán)重影響地鐵使用功能的前提下，盡可能避免重要建構(gòu)筑物的拆除或遷改。當(dāng)遷改無(wú)法避免時(shí)，應(yīng)與主體工程、附屬工程和物業(yè)開(kāi)發(fā)工程統(tǒng)籌考慮一次遷改，避免多次遷改影響工期。

（2）長(zhǎng)大高速地鐵線路建設(shè)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和采用全新的施工組織方式保證關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，有效縮短土建工期是可行的。①重視盾構(gòu)始發(fā)、接收、過(guò)站對(duì)車站、區(qū)間后續(xù)土建工程和安裝工程的干擾，優(yōu)先選擇非車站位置始發(fā)，可有效減少土建施工與站后單位施工場(chǎng)地沖突問(wèn)題。②具備場(chǎng)地條件時(shí)，施工單位應(yīng)提前籌劃，為渣土外運(yùn)、渣土利用、渣土臨時(shí)堆放提供便利，可一定程度避免外部環(huán)境因素對(duì)區(qū)間隧道施工的影響。③在場(chǎng)地條件容許的情況下，車站附屬結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)同步實(shí)施可節(jié)約投資，以及提高接口變形縫防水質(zhì)量，減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)地面交通的影響時(shí)間，加快工期。④確定先期實(shí)施工程方案時(shí)，應(yīng)考慮并為后續(xù)工程項(xiàng)目或施工部位預(yù)留實(shí)施條件。此外，注重主體結(jié)構(gòu)細(xì)部施工、臨時(shí)工程實(shí)施和拆除各工序?qū)て诘挠绊憽?/p>

（3）建議設(shè)計(jì)和施工應(yīng)考慮天氣和氣候?qū)て诘挠绊憽?/p>

（4）建議項(xiàng)目業(yè)主加強(qiáng)對(duì)參建各方的協(xié)調(diào)管理，建立信息共享機(jī)制，各方充分溝通交流對(duì)縮短工期意義重大。在充分溝通的基礎(chǔ)上，調(diào)整優(yōu)化分項(xiàng)工程施工工序和工法，減少施工干擾，對(duì)縮短工期效果明顯。