城市核心區(qū)復(fù)雜工法車站土建工程建設(shè)籌劃綜述

樂晨

(南京地鐵建設(shè)有限責(zé)任公司，江蘇 南京210096)

1 概述

南京地鐵四號線一期工程某車站作為第4 座車站，位于城市主干道交匯處，沿北京西路方向敷設(shè)，站位所在區(qū)域為城市核心區(qū)，施工過程文明施工、工后景觀恢復(fù)要求高，與既有1 號線換乘。該車站周邊環(huán)境控制因素主要有省級文物、運營中既有一號線及相鄰市政隧道。

該站所處的城市核心區(qū)施工受各類重大活動影響，工期壓力較大；與一號線換乘、軌行區(qū)穿越利用負二層規(guī)劃市政隧道，該線位方案需采用暗挖方式上跨市政隧道和下穿省級文物保護區(qū)，建設(shè)難度和工程風(fēng)險較大。

2 地質(zhì)條件

該站場地巖土層分布不均勻，因受人類活動影響，填土層厚度變化較大。場地地層自上而下依次為：①-1 雜填土、①-2 素填土、④-2b2 粉質(zhì)粘土、④-3b1-2 粉質(zhì)粘土、④-4e 含卵石粉質(zhì)粘土、Fr-2 斷層角礫巖、Fr-3 斷層角礫巖、K-2-1 泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、細砂巖、K-2-2 砂礫巖、K-3-1 泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、細砂巖、K-3-2 砂礫巖、K-3-3 砂礫巖、K-3-4 粉砂。

根據(jù)勘察揭示的地層結(jié)構(gòu)和地下水的賦存條件，場地地下水有潛水、承壓水和基巖裂隙水。潛水含水層為①層人工填土，含水層厚度不大。承壓水含水層為覆蓋層底部的④-4e 層含卵礫石粉質(zhì)粘土。隔水頂板為微～不透水的④層粉質(zhì)粘土，隔水底板為下伏巖層。鉆孔揭露該含水層厚度較小，且分布不連續(xù)。場地下伏基巖為白堊系（K）泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、細砂巖和砂礫巖。K-3-3 中風(fēng)化砂礫巖裂隙發(fā)育，巖體破碎；場地中部K-3-2中風(fēng)化砂礫巖中有巖溶洞穴發(fā)育；場地南側(cè)附近分布有一條走向NW，傾向南的逆斷層。上述基巖強風(fēng)化層和中風(fēng)化巖體中的風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙、巖溶洞隙，以及斷層破碎帶處有地下水分布。其余較為完整的中風(fēng)化巖體透水性和富水性差，水量貧乏。該站初始設(shè)計方案確定為地下兩層（局部一層）明挖13.7 米島式站臺車站，車站總建筑面積為15030m2。車站外包總長255.35m，標(biāo)準(zhǔn)段總寬49.40m，車站中心里程處覆土0.853m。設(shè)置3 個出入口及4 組風(fēng)道。

3 工法選型

該站主體分為多段施工，主要采用明挖順做法，與一號線接駁部分主體采用蓋挖逆做法，省級文物保護范圍內(nèi)采取暗挖法（初始為中洞法，后變更為PBA 工法）施工；附屬分別采取明挖法（2、4 號風(fēng)道及6 號出入口）、半蓋挖法（3 號風(fēng)道、5 號出入口）和暗挖法（如1 號風(fēng)道）；斷面復(fù)雜：明挖及蓋挖段選用五柱六跨的框架箱型結(jié)構(gòu)型式，盾構(gòu)井段采用兩柱三跨的框架箱形結(jié)構(gòu)型式，暗挖段大斷面采用三連拱復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，上跨鼓樓隧道段采用馬蹄形復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，1 號風(fēng)道采用雙層拱形復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。多種工法同時施工，對建設(shè)單位及各參建單位工程施工安全風(fēng)險管控、項目組織管理提出和很高的要求，過程需要確保各個施工環(huán)節(jié)緊湊銜接，嚴(yán)密跟蹤監(jiān)控和糾偏各重要風(fēng)險源。

4 工程籌劃及組織

4.1 工程組織原則及要點

4.1.1 組織原則

a.綜合考慮交通疏解、地下管線等影響因素，分期交通疏導(dǎo)及圍擋，按“先主體后附屬，先圍護后結(jié)構(gòu)”的原則組織施工；

b.識別關(guān)鍵線路，中心環(huán)島場地圍擋及盾構(gòu)井施工制約區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)，明挖段結(jié)構(gòu)施工制約暗挖段結(jié)構(gòu)施工及車站主體完成目標(biāo)。

4.1.2 組織要點

a.暗挖工程安全控制：考慮暗挖工法特殊性，確保施工安全，一是施工組織堅持“大斷面進小斷面”原則，工序上按“明挖基坑-＞暗挖主體大跨段”、“1 號風(fēng)道-＞小里程單線隧道、礦山法區(qū)間”施工方向組織；二是對向施工中按5m 安全距離控制，如由1號風(fēng)道向大里程方向施工單線隧道，及主體三連拱大跨施工，兩者在界面處由進度較快的工程暫停等待，保持5m 安全距離。

b.盾構(gòu)始發(fā)節(jié)點控制：區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，由此站出發(fā)，區(qū)間長度1138m，設(shè)聯(lián)絡(luò)通道1 座。始發(fā)為大坡度淺覆土段，復(fù)合地層約占區(qū)間長度的70%左右，區(qū)間盾構(gòu)施工風(fēng)險高，工期不確定因素較多；同時考慮盾構(gòu)場地中心環(huán)島需按重要活動需求及核心區(qū)景觀要求按計劃節(jié)點恢復(fù)。因此必須優(yōu)先考慮圍擋中心環(huán)島，施工盾構(gòu)井及小里程單線隧道，確保區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)節(jié)點。

c.主體基坑開挖節(jié)點控制：與既有運營一號線換乘，四號線車站主體施工時，需廢除一號線3 號出入口。因一號線2、4 號出入口之間的距離超過100m，因此在廢棄3 號出入口前，須提前施工新建2 號出入口（兼做1 號線的消防出入口），確保一號線正常運營。

4.2 工程組織方案

該站在完成交通導(dǎo)改、綠化遷移、管線遷改等站點前期工作，交通疏解及工程圍擋共分三期：第一期圍擋施工階段，主要進行盾構(gòu)工作井、2 號出入口改造、4 號風(fēng)亭施工，以及西南角鋪蓋系統(tǒng)，施工盾構(gòu)井及主體結(jié)構(gòu)西南角棧橋板，確保按時提供盾構(gòu)始發(fā)條件和為二期交通疏解提供條件；第二期圍擋施工階段，主要進行主體結(jié)構(gòu)圍護、結(jié)構(gòu)施工，暗挖隧道施工階段，以及盾構(gòu)施工階段。第三期施工圍擋階段主要進行車站附屬結(jié)構(gòu)的施工。

4.2.1 第一階段

第一階段是完成盾構(gòu)井圍護結(jié)構(gòu)、主體結(jié)構(gòu)施工，同時完成中心環(huán)島內(nèi)盾構(gòu)施工場地布置。上跨市政隧道段采用馬蹄形復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，左線隧道利用盾構(gòu)始發(fā)出土井進行開挖施工；右線隧道由鼓樓站盾構(gòu)井組織施工。

4.2.2 第二階段

第二階段是完成明蓋挖段主體部分。

通過一次交通導(dǎo)改完成東南角處格構(gòu)柱、蓋板及南側(cè)圍護樁，因原一號線3 號出入口位于四號線主體基坑內(nèi)，根據(jù)消防疏散規(guī)范（2 個出入口距離不得大于100m），因而首先施作2 號出入口（與一號線Y 型連接）土建及安裝、裝修工程，先期投入使用；主體基坑為地下兩層，一號線為地下三層，為確?；娱_挖、土壓卸載后一號線結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)向四號線基坑內(nèi)側(cè)較大變形，因而在靠近一號線西側(cè)部分采取蓋挖逆做法，通過新作結(jié)構(gòu)控制變形。鼓樓車站暗挖段基于工期、安全等因素最終采用PBA 工法（洞柱法）施工。

4.2.3 第三階段

第三階段是完成剩余附屬結(jié)構(gòu)。

在1 號風(fēng)道施工過程中采用爆破法進行開挖，由于1 號風(fēng)道距離省級文物較近，通過由文物專業(yè)技術(shù)單位調(diào)查和分析評估對文物結(jié)構(gòu)所能承受的允許變形能力，確定了施工過程中裝藥量每個面一次延期起爆總藥量不大于1.0 公斤，單孔藥量不大于300 克，爆破震動速度控制在為0.36mm/s 以下的施工要求。最終沉降結(jié)果顯示鼓樓變形情況控制在了允許范圍之內(nèi)。

4.3 工程措施優(yōu)化

建設(shè)單位及各參建單位基于工程安全、進度、質(zhì)量等控制需求，針對該車站土建工程建設(shè)過程開展變更21 項，其中涉及以下重要變化，主要在于：

4.3.1 通過西移鼓樓站1 號風(fēng)亭、調(diào)整鼓樓站暗挖主體三連拱大跨工法及采用微震爆破工藝，在完成車站建設(shè)任務(wù)的同時最大限度降低工程對省級文物的沉降及振動影響。

4.3.2 分別通過在大里程暗挖單線隧道新增出土豎井、優(yōu)先實施2 號出入口提前實現(xiàn)區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)、主體基坑土方開挖節(jié)點。

4.3.3 采用無震動直線切割技術(shù)開展1 號線隔墻切割，降低對既有運營線路振動、粉塵及噪音影響。

5 結(jié)論

此車站涵蓋工法齊全、保護因素類型繁雜、環(huán)境控制要求嚴(yán)格，與其他車站主要的區(qū)別在于為避讓省級文物保護線、避免市政隧道在上方土壓卸載后出現(xiàn)上浮變形等，設(shè)計方案中采取了大量的暗挖段布置。暗挖工法施工高峰幾乎與明挖重合。通過工程技術(shù)措施及方案優(yōu)化，完成了省級文物樓的保護及與一號線接駁兩項重點工作，積極應(yīng)用新工法、新工藝控制文物變形和振動，為今后類似工程積累了一些經(jīng)驗。