復(fù)雜交通環(huán)境下跨路口地鐵車(chē)站施工工法的選擇

林惜勇

復(fù)雜交通環(huán)境下跨路口地鐵車(chē)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(chē)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(chē)站的施工方法有較大的影響和限制。本文通過(guò)對(duì)比廈門(mén)地鐵車(chē)站以及北京地鐵某車(chē)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(lèi)似地鐵車(chē)站提供設(shè)計(jì)及施工方面的借鑒。

地鐵車(chē)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(chē)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(chē)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(mén)的交通要道。為滿(mǎn)足交通需要，位于兩條主干道交匯處的車(chē)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(mén)地鐵車(chē)站跨路口方案

（一）工程情況

廈門(mén)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(mén)本島。2號(hào)線島內(nèi)段線路過(guò)海后進(jìn)入廈門(mén)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(guò)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(chē)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(chē)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(chē)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(jiàn)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(jiàn)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(chē)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(mén)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(chē)流量達(dá)到235輛/分鐘，非機(jī)動(dòng)車(chē)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(chē)站分為南段、中間段（過(guò)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(guò)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(jiàn)方案三。

方案三：跨路口暗挖單層方案

車(chē)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(jiàn)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(mǎn)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(chē)站方向主干道的影響時(shí)間較長(zhǎng)，從一期圍擋開(kāi)始一直持續(xù)到車(chē)站主體施工完成，時(shí)間約2～2.5年。

主要存在以下問(wèn)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(chē)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(chē)輛繞行，加劇了該區(qū)域其他路段的交通擁堵?tīng)顩r。

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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)站方向主干道交通不受影響。

2．管線遷改

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

3．工程風(fēng)險(xiǎn)

（1）北京地鐵過(guò)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(kāi)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(kāi)挖，每榀格柵間距為50cm，左右洞錯(cuò)開(kāi)施工。每個(gè)導(dǎo)洞的施工步距為5m，即1號(hào)施工洞室開(kāi)挖5m后，進(jìn)行2號(hào)洞室的開(kāi)挖，在2號(hào)洞室開(kāi)挖的同時(shí)1號(hào)洞室仍然以同樣的速度進(jìn)行開(kāi)挖，依此類(lèi)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(guò)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(shuō)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(mén)地鐵暗挖隧道工程風(fēng)險(xiǎn)

1、2號(hào)線車(chē)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(chē)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(kāi)挖過(guò)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(mén)地鐵有部分區(qū)間靠車(chē)站端頭采取暗挖方案，并通過(guò)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(kāi)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(kāi)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(mén)地鐵地質(zhì)和水文情況，車(chē)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(chē)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(kāi)挖，4個(gè)月可貫通；如果是巖石地質(zhì)爆破開(kāi)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(chē)站兩端可先行施工中部暗挖段端頭，盡早為暗挖隧道開(kāi)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(chē)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(chē)站造價(jià)，每延米造價(jià)約42.2萬(wàn)元，則40m車(chē)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(kāi)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(chē)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(guò)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(kāi)工創(chuàng)造了條件。通過(guò)廈門(mén)地鐵車(chē)站跨路口方案與北京地鐵某車(chē)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(mén)地鐵在必要時(shí)跨路口段采取暗挖方案也是可行的。

[1]張旭丹.復(fù)雜環(huán)境下地下車(chē)站施工方法的研究[J].廣東建材,2012,28(7):77-79.

[2]常瑞杰.地鐵車(chē)站施工工法的優(yōu)化選擇[J].都市快軌交通,2010,23(2):83-87.

[3]彭晨,陳揚(yáng)勛.復(fù)雜環(huán)境下地鐵車(chē)站施工工法選擇[J].山西建筑,2014,40(3):202-203.

（作者單位：廈門(mén)軌道交通集團(tuán)有限公司）