地鐵車站施工方法綜述

地鐵車站施工方法綜述

李圍、何川

(西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院地下工程系,四川成都610031)

摘要:目前國內(nèi)外修建地鐵車站的施工方法有明挖法、新奧法、盾構(gòu)法和這三種方法的組合及變化形式。重點闡述了修建地鐵車站各施工方法的原理、施工流程、優(yōu)缺點和適用的車站形式,為我國各大城市在設(shè)計地鐵車站時選擇合理的施工方案提供直接參考。關(guān)鍵詞:地鐵車站;施工方法;施工流程;優(yōu)缺點;適用條件

20世紀70年代以來,隨著社會的發(fā)展,出現(xiàn)了許多大城市和超大城市,隨之而增加的人口和私人轎車,給城市交通帶來了嚴重的問題,人們逐漸認識到只有發(fā)展大運量的快速軌道交通系統(tǒng)(主要是地鐵和輕軌系統(tǒng))才能從根本上解決城市客運交通,它具有運量大、速度快、安全可靠、準點舒適和對環(huán)境污染小等優(yōu)點得到了快速發(fā)展�，F(xiàn)在全世界已有40多個國家的80多座城市修建了地下鐵道,共運營線路長達5200km,運營線路長度超過100km的有14座城市,擬建或在建地鐵的城市有30多個,尤其是倫敦、紐約和巴黎等城市,雖然已建成幾百公里的地下鐵道,但隨著城市的發(fā)展,還在不斷地擴建。我國的上海、廣州、南京、深圳、北京等城市已經(jīng)修建了地鐵或正準備修建。

地鐵和輕軌系統(tǒng)同屬于城市軌道交通系統(tǒng),并不是在地下的就是地鐵、在地上的就是輕軌,其根本區(qū)別是客運量的大小不同,地鐵的單向高峰運量為30000～90000人次/h,而輕軌為10000～30000人次/h,地鐵和輕軌都可部分在地下、部分在地上。地鐵工程由區(qū)間隧道加上車站組成,區(qū)間隧道的施工方法主要有明挖法及蓋挖法等變化形式、新奧法(NATM)和盾構(gòu)法,根據(jù)日本1991年的統(tǒng)計,在城市隧道總延長75224m工程中,礦山法的比例占6.1%、盾構(gòu)法占60.9%、明挖法占33%。地鐵車站是地下鐵道中一個很重要的部分,聯(lián)系著地面與地下的交通,其施工方法也分為明挖法、新奧法和盾構(gòu)法。本文介紹了國內(nèi)外地鐵車站的施工方法,重點闡述了修建地鐵車站各施工方法的原理、施工流程、優(yōu)缺點和適用的車站形式,為我國各大城市在設(shè)計地鐵車站時選擇合理的施工方案提供直接參考。

1明挖法與蓋挖法1.1明挖法

明挖法是各國地下鐵道施工的首選方法,在地面交通和環(huán)境允許的地方通常采用明挖法施工,明挖法具有施工作業(yè)面多、速度快、工期短、易保證工程質(zhì)量和工程造價低等優(yōu)點,但因?qū)Τ鞘猩�活干擾大,應(yīng)用受到各種因素的限制,尤其是當?shù)孛娼煌ê铜h(huán)境不允許時,只能采用蓋挖法或新奧法。明挖法適用于淺埋車站、有寬闊的施工場地,可修建的空間比較大,如帶有換乘站、地下商場、休息和娛樂場所及停車庫等的地下綜合體車站,如上海地鐵徐家匯站明挖法施工主要分為圍護結(jié)構(gòu)施工、站內(nèi)土方開挖、車站主體結(jié)構(gòu)施作和回填上覆土和恢復(fù)管線四個部分。根據(jù)不同的地質(zhì)條件和車站結(jié)構(gòu)的大小以及基坑深度,明挖法的圍護結(jié)構(gòu)可采用地下連續(xù)墻、錨桿、鉆孔樁加旋噴樁止水、SMW水泥土加型鋼等。采用地下連續(xù)做圍護結(jié)構(gòu)的明挖法修建地鐵車站的施工流程為:地下連續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)施工→內(nèi)井點降水或基坑底土體加固→開挖上層土體設(shè)置上層鋼支撐→開挖中間層土體→設(shè)置中間層鋼支撐→最后開挖底層土體→澆筑底板混凝土結(jié)構(gòu)→拆除中間層支撐→澆筑車站混凝土結(jié)構(gòu)→拆除頂層支撐→澆筑車站頂板混凝土結(jié)構(gòu)→回填土體等。1.2蓋挖法

蓋挖法是利用圍護結(jié)構(gòu)和支撐體系,在較繁忙交通路段利用結(jié)構(gòu)頂板或臨時結(jié)構(gòu)設(shè)施維持路面交通,在其下進行車站施工工法。按結(jié)構(gòu)施工的順序分蓋挖逆作法和蓋挖順作法兩種。蓋挖逆作法一般都是對交通作短暫封鎖,一年左右,將結(jié)構(gòu)頂板施工結(jié)束,恢復(fù)道路

交通,利用豎井作出人口進行內(nèi)部暗挖逆筑。蓋挖順作法一般是利用臨時性設(shè)施(如鋼結(jié)構(gòu))作輔助措施維持道路通行,在夜間將道路封鎖,掀開蓋板進行基坑土方開挖或結(jié)構(gòu)施工。蓋挖法也成為修建車站的主要方法,在世界上蓋挖法修建車站占有很大比例,采用這種方法,在北京、上海、南京、廣州等修建了近10余座地鐵車站。蓋挖逆作法具有占用場地時間短,對地面干擾小和施工安全等優(yōu)點;適用于車站上面有高層建筑、埋深較大的地鐵車站,如上海地鐵新閘門路站;缺點是施工工序復(fù)雜、交叉作業(yè)和施工條件差等。蓋挖順作法同樣具有蓋挖逆作法的優(yōu)缺點,只是適用于市區(qū)淺埋地鐵車站。

采用蓋挖法的基本施工流程為:施作車站內(nèi)臨時支承樁→施工地下連續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)→注漿加固地下連續(xù)墻墻趾→加固地基與基坑底土體→第一層鋼支撐抽槽設(shè)置→開挖第一層土體→安裝第二層鋼支撐→車站頂板立模、梆扎鋼筋和澆筑混凝土→頂板覆土、埋管和路面澆筑→暗挖第二層土體→第二層鋼支撐下移至第三層安裝、第四層鋼支撐安裝→中樓板立模、扎鋼筋和混凝土澆筑→分小段暗挖第三層土體→第四層鋼支撐逐根移至→第五層安裝→底板混凝土澆筑。2暗挖法2.1新奧法

新奧法(NATM,為NewAustrianTunnellingMethod的縮寫)

也是通常所說的礦山法,新奧法是當代隧道施工設(shè)計應(yīng)用最廣泛的方法。其施工思路是在監(jiān)控量測的基礎(chǔ)上,及時更改噴射混凝土的厚度,錨桿、鋼支持和鋼絲網(wǎng)的參數(shù)以及二次襯砌等支護措施,來保持開挖洞室的穩(wěn)定,從而保證施工的安全。當?shù)孛娼煌ê铜h(huán)境不允許時,世界上各國常采用這種施工方法,如日本采用新奧法修建的東葉高速線北習(xí)志野站,為三拱兩柱單層式結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點是對地面的影響小、造價低,適用于堅硬巖土介質(zhì)、底下水位底,但是進度慢、勞動強度大和風(fēng)險也大。

新奧法施工對大斷面的開挖有側(cè)壁導(dǎo)坑、臺階和CRD等,其施工流程為:放線→鉆孔、裝藥和放炮→通風(fēng)除塵后出渣→打錨桿、鋼拱架支撐和掛鋼筋網(wǎng)→施作噴射混凝土初期支護→最后修建模筑混凝土二次襯砌。用到的輔助工法有降水、大小導(dǎo)管、注漿和采取必要的監(jiān)控量測措施。2.2淺埋暗挖法

淺埋暗挖法是按照“新奧法”原理進行設(shè)計和施工,以加固、處理軟弱地層為前提,采用足夠剛性的復(fù)合襯砌(由初期支護和二次襯砌及中間防水層所組成)為基本支護結(jié)構(gòu)的一種用于軟土地層近地表隧道的暗挖施工方法,它以施工監(jiān)測為手段,指導(dǎo)設(shè)計與施工,保證施工安全,控制地表沉降。淺埋暗挖法的施工原則是:管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測。與明挖法相比,淺埋暗挖法的最大優(yōu)點是避免了大量拆遷、改建工作,減少了對周圍環(huán)境的粉塵污染和噪聲影響,對城市交通的干擾小。盾構(gòu)法雖然也具有上述同樣優(yōu)點,但盾構(gòu)法不能適應(yīng)隧道斷面變化,而且當盾構(gòu)開挖的隧道不是足夠長時,盾構(gòu)法的經(jīng)濟性不明顯。選用淺埋暗挖法應(yīng)考慮的基本適用條件有:不允許帶水作業(yè)和要求開挖面具有一定的自立性和穩(wěn)定性,而且是淺埋地鐵車站。缺點是地下作業(yè)風(fēng)險大、機械化程度低。

淺埋暗挖法對土體的加固和對水的處理方法有凍結(jié)法、注漿、深層攪拌和管棚等。對于斷面較大的隧道,考慮分部開挖、分部支護和封閉成環(huán)的需要,選擇中隔壁法(CD法)、交叉隔壁法(CRD法)和側(cè)壁導(dǎo)坑法(眼鏡法)等。淺埋暗挖法常用的初期支護形式是鋼筋格柵、鋼筋網(wǎng)和噴混凝土。地表位移、拱頂下沉、隧道周邊收斂等量測項目常被選為監(jiān)控量測的必測項目,而土壓力、土體位移、支護應(yīng)力等可作為選測項目。2.3暗挖與蓋挖相結(jié)合的施工方法

暗挖與蓋挖相結(jié)合的施工方法是一種新技術(shù),是我國在使用暗挖法和蓋挖法施工的基礎(chǔ)上,經(jīng)過研究總結(jié)而提出的具有蓋挖法和暗挖法各自優(yōu)點的一種新的施工方法。其關(guān)鍵是將地鐵車站視為由樁、梁和拱組成的地下結(jié)構(gòu),如北京天安門西站。天安門西站的具

體施工流程為:導(dǎo)洞開挖、支護→樁孔、柱孔開挖及護壁→條形基礎(chǔ)施作→樁、柱吊裝及灌注混凝土→樁、柱頂梁施作→三跨頂拱初期支護施作→花邊墻施作→三跨頂拱二次襯砌施作→站廳層施作→站臺層施作→站臺板施作→建筑裝修及設(shè)備安裝。2.4暗挖新技術(shù)

暗挖法也有了新的進展,主要有預(yù)制塊法、預(yù)切槽法和氣壓法。預(yù)制塊法是把盾構(gòu)管片的安裝技術(shù)和暗挖技術(shù)融合在一起的一項新技術(shù),先做兩側(cè)導(dǎo)洞及側(cè)墻,然后注漿開挖并放置鋼拱架、噴射混凝土、安裝預(yù)制塊、在背后注漿,跨度已達18m以上,該技術(shù)在法國已大量應(yīng)用。預(yù)切糟法是按照結(jié)構(gòu)尺寸制造一個臺架,裝有特制鏈條鋸沿拱圈方向把地層切成一個高10～35cm、深4～5m的糟縫,然后放置鋼筋網(wǎng)并噴射混凝土,形成鋼筋混凝土拱,在其保護下開挖施工,效果很好,在法國、意大利等國家已開始應(yīng)用。氣壓暗挖法是采用氣壓條件下的新奧法施工,因采用氣壓較低,一般對人體健康沒有影響。壓縮空氣不僅可排除隧道中的地下水,還可減少地面沉降,防止地面結(jié)構(gòu)損壞,減少加壓隧道一次襯砌的荷載,對開挖面有支護作用,降低成本,對降低施工中的粉塵有顯著作用,這種辦法已在奧地利、德國、英國、日本等國家應(yīng)用。3盾構(gòu)綜合法修建地鐵車站

國外已經(jīng)采用了配合盾構(gòu)法修建地鐵車站的施工方法,這種施工方法可一次采用盾構(gòu)法將區(qū)間隧道和過站隧道貫通,再在盾構(gòu)隧道的基礎(chǔ)上擴挖而形成地鐵車站;或直接利用大直徑盾構(gòu)機或連體盾構(gòu)機修建地鐵車站。配合盾構(gòu)法修建地鐵車站的優(yōu)點是可充分有效地利用盾構(gòu)設(shè)備,達到進一步提高地鐵工程的建設(shè)質(zhì)量、縮短建設(shè)周期,從總體上較大幅度地降低工程造價的目的,從而使得盾構(gòu)法在城市地鐵工程中得到了大規(guī)模的采用;同時不影響地面交通和中斷地下生命線(上下水道、電線和電話線管道以及天然氣管道等等),且施工安全、機械化程度高。這種施工方法適用于市區(qū)深埋車站和線路交匯處換乘下層站等。但是,其施工所使用的機械復(fù)雜,安裝操作難度大。國外盾構(gòu)綜合法修建地鐵車站有以下五種形式。

3.1擴挖區(qū)間盾構(gòu)隧道修建

此方法直接在兩條單線區(qū)間盾構(gòu)隧道的基礎(chǔ)上,擴挖形成車站。得到實際應(yīng)用的有兩種方法:一種是托梁法,一種是半盾構(gòu)法。此大類方法已有較多工程實例,但多用于單層島式站臺,且單線區(qū)間盾構(gòu)隧道的建筑界限還應(yīng)滿足車站的使用要求。3.1.1托梁法

此方法采用兩臺單線盾構(gòu),并行施工修建兩條單線區(qū)間隧道,而后修建兩側(cè)立柱,從兩側(cè)立柱頂部向區(qū)間隧道間的地層中壓入托梁,在托梁的支撐下進行上部土體的開挖和管片的拆除,立模現(xiàn)澆車站頂部結(jié)構(gòu),然后開挖下部土體和管片的拆除并施做下部結(jié)構(gòu),最近建成的日本東京地鐵7號線(南北線)的永田町站即采用該法修建的。3.1.2半盾構(gòu)法

與托梁法一樣,用兩臺盾構(gòu)并行并行施工修建兩條單線區(qū)間隧道,而后修建兩側(cè)立柱,再用半盾構(gòu)修筑車站頂部結(jié)構(gòu),最后進行管片的拆除和開挖下部土體并施做下部結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)型式如圖1所示。

3.2建成兩條或三條平行隧道

(1)建成三條平行隧道。用直徑為9～10m的盾構(gòu)建成三條平行隧道,在中間隧道與兩側(cè)隧道間修建聯(lián)絡(luò)通道形成地鐵車站。該法適用于修建站臺較寬的島式車站,在前蘇聯(lián)深埋地鐵中應(yīng)用較多,如基輔地鐵車站(見圖2)。(2)建成兩條平行隧道。日本近期投入技術(shù)研究力量,成功開發(fā)出了采用圓周盾構(gòu)方式將小直徑的區(qū)間盾構(gòu)隧道擴大為大直徑的方法,為在區(qū)間隧道采用盾構(gòu)法,但在車站受凈空限制而不便擴建為車站結(jié)構(gòu)的情況提供了可能途徑。

圖1半盾構(gòu)法修建的車站結(jié)構(gòu)

圖2基輔地鐵車站的結(jié)構(gòu)型式

圖3倫敦地鐵盾構(gòu)車站

圖4單層側(cè)式站臺車站

英國直接用7m左右的盾構(gòu)機修建兩條平行隧道,形成側(cè)式站臺車站,缺點為修建車站的盾構(gòu)機不能采用修建區(qū)間的盾構(gòu)機,如果都用大直徑盾構(gòu)機修建區(qū)間和車站的話,造成不必要的浪費,其結(jié)構(gòu)示意見圖3,當然也可修建少量的聯(lián)絡(luò)通道,滿足車站工作人員和乘客的通行。

3.3固定式或分離式連體盾構(gòu)機直接修建

日本在采用兩連盾構(gòu)機修建區(qū)間隧道成功后,繼而又開發(fā)了采用固定式或可分離式連體盾構(gòu)機直接修建車站的方法。這些方法越

來越多地應(yīng)用到工程中,取得了良好的效果,但多為單層車站。日本還有采用此法修建雙層地鐵車站的計劃。如都營地鐵12

號線飯?zhí)飿蛘?就是采用固定式三連體盾構(gòu)機修建的,該站為單層島式站臺車站。圖4為采用分離式三連體盾構(gòu)機修建單層側(cè)式站臺車站示意圖。3.4修建拱形結(jié)構(gòu)

此方法為先修建兩個小型盾構(gòu)并充填混凝土,以此作為拱座基礎(chǔ),再修建上部單拱結(jié)構(gòu)形成車站,此方法在俄羅斯較多使用,且已在雙層車站中使用。圖5為圣彼得堡地鐵三拱墻柱式車站,先用盾構(gòu)貫通區(qū)間隧道,修建兩側(cè)的立柱(實際上為連續(xù)開洞的隔墻,在墻上裝有自動控制的門,列車到站時會自動開啟),再暗挖站臺隧道上部土體,修建拱部結(jié)構(gòu),最后開挖下部土體并修建仰拱結(jié)構(gòu)。在修建上部拱式結(jié)構(gòu)時,可結(jié)合輔助工法采用礦山法開挖(如加固土層后開挖或機械開槽形成上部拱式結(jié)構(gòu)后開挖等)、也可直接采用若干小型盾構(gòu)修筑上部拱式結(jié)構(gòu)體后,在上部結(jié)構(gòu)保護下開挖。

圖5圣彼得堡地鐵車站

3.5復(fù)式微型盾構(gòu)修建

這是一種正在發(fā)展中的方法,其思路是采用小型或微型盾構(gòu)設(shè)備,先修筑車站結(jié)構(gòu)體,而后開挖內(nèi)部土體,可修建大型地鐵車站。其形式有多種,按盾構(gòu)機刀盤的切削方向,可建成弧型或矩形車站結(jié)構(gòu)體。此法不用大型盾構(gòu)設(shè)備,安全可靠、可在極其軟弱的地層條件下修建大型車站結(jié)構(gòu),但尚需進一步完善小型盾構(gòu)設(shè)備。4結(jié)束語

明挖法仍然是首選的施工方法,但是應(yīng)該開發(fā)深基坑圍護技術(shù)和地面變形監(jiān)控技術(shù),以便明挖法在地鐵車站的施工中得到更廣的應(yīng)用。蓋挖法應(yīng)是修建車站的主要方法,在世界上蓋挖法修建車站占有很大比例,要建立合理的施工組織網(wǎng)絡(luò)來疏導(dǎo)交通,降低對地面交通的影響,以及開發(fā)小型地下靈合的開挖機械等,來提高施工質(zhì)量和縮短工期。暗挖法將有很大發(fā)展,在繁華市區(qū),不中斷交通,減少了對城市環(huán)境的影響,且具有靈活、安全的特點,有廣泛的應(yīng)用前景,但是應(yīng)開發(fā)多臂鉆孔臺車、光面爆破、速噴混凝土和數(shù)據(jù)反饋指導(dǎo)施工和支護參數(shù)的選擇的新技術(shù)。配合盾構(gòu)法修建地鐵車站的施工技術(shù)應(yīng)該得到發(fā)展,可充分有效地利用盾構(gòu)設(shè)備,提高建設(shè)質(zhì)量、縮短建設(shè)周期,從總體上降低工程造

價,同時不影響地面交通和中斷地下生命線,且機械化水平高;應(yīng)開發(fā)多心圓和異型盾構(gòu)機以及新的支護材料和施工技術(shù)。不斷提高機械化水平、提高施工速度,目前除明挖。

雙聯(lián)拱隧道淺埋段地表加固施工技術(shù)探討

(中鐵隧道集團二處有限公司,河北燕郊065201)

摘要:以馬蕪高速公路黃梅山隧道進口K4+110～+140淺埋段施工技術(shù)為例,簡要介紹雙聯(lián)拱隧道淺埋段如何運用地表固結(jié)注漿技術(shù),解決隧道淺埋段的防坍問題。同時為今后類似工程施工提供借鑒。關(guān)鍵詞:淺埋;地表加固

1工程概況

黃梅山隧道為淺埋、大跨、雙聯(lián)拱隧道,全長530m起止里程K4+075～+605。海拔37.63～80.90m,相對高差約43.37m。隧道最大埋深50m,洞口段(K4+110～+140)最大埋深5m,最小埋深2m。地貌上屬丘陵低山,山體近東西走向,東高西低,隧址內(nèi)礦坑雜亂分布,較大的改變了原有地貌。本隧道洞口淺埋段是整個隧道施工的關(guān)鍵,為了確保施工的安全,同時為了不改變原有地貌、地形,將黃梅山隧道建成“綠色、環(huán)保、國優(yōu)工程”,本隧道洞口淺埋段采用了地表加固注漿技術(shù),本文介紹的雙聯(lián)拱隧道淺埋段地表加固注漿施工技術(shù)是這方面的有益探索。2工程地質(zhì)與水文地質(zhì)

根據(jù)地質(zhì)資料調(diào)查核實及勘察資料顯示,隧址區(qū)內(nèi)該段地層為第四系填筑土和上覆新統(tǒng)亞粘土,層厚1～7m;下伏為白堊系下統(tǒng)大王山組凝灰?guī)r及燕山三幕侵入的閃長玢巖,呈全風(fēng)化斑狀結(jié)構(gòu),大部分已高嶺土化,泊松比為0.4662,節(jié)理發(fā)育。我們采用先進的HY-303紅外線預(yù)報顯示,該段地質(zhì)資料為非勻質(zhì)構(gòu)造,不同地質(zhì)之間的介質(zhì)密度差異較大。根據(jù)儀器原理和地質(zhì)資料可判斷該段存在含水結(jié)構(gòu),但水量不大。方案設(shè)計

3.1注漿方案確定

201*年3月28日在相同地質(zhì)條件下作了三組對比注漿實驗,鉆孔直徑為90mm,鉆孔深度均>20m,鉆孔呈梅花型布置。第一種方案鉆孔孔距采用原設(shè)計4m×4m,注漿壓力為2.0MPa,漿液采用1∶3水泥砂漿,注漿后經(jīng)開挖檢測,漿液擴散半徑為1.9m,每孔漿液壓入量比原設(shè)計注漿量少的多,漿液呈不規(guī)則線形分布。與注漿前的經(jīng)驗判斷相差不大,所以此方案暫不采納。

第二種設(shè)計方案鉆孔孔距采用1m×1m,注漿壓力仍為2.0MPa,漿液采用1∶1水泥漿,注漿后經(jīng)開挖檢測,漿

液擴散半徑為2.4m,每孔漿液壓入量大于原設(shè)計注漿量。

經(jīng)過第一種和第二種的實驗結(jié)果對比分析,同時從經(jīng)濟性和安全性出發(fā),決定進行第三次試驗。本次試驗鉆孔孔距采用2m×2m,梅花型布置,注漿壓力仍為2.0MPa,漿液采用1∶1水泥漿,注漿量與原設(shè)計量略有減少。后經(jīng)開挖檢測,漿液擴散半徑約為1.9m,基本形成環(huán)形鉸接樁,較好的解決了巖土的固結(jié)問題,效果明顯,可以滿足安全施工的要求;同時又達到了節(jié)約成本的效果。因此,經(jīng)多方論證及分析比較,最終注漿方案確定為第三種,但考慮到地下水的影響,漿液采用1∶1水泥漿+20Be的水玻璃雙漿液。機械化施工外,蓋挖、暗挖施工中大部分采用人工施工,雖然成本輕低,但施工速度慢。我國應(yīng)創(chuàng)造條件發(fā)展適用的施工機械,不斷提高施工機械化水平,才能不斷加快施工進度。

擴展閱讀：淺談地鐵車站施工方法

成績

淺談地鐵車站施工方法

摘要：地鐵車站施工方法主要分為明挖法、新奧法和盾構(gòu)法。主要介紹了國內(nèi)外地鐵車站的施工方法，重點闡述了修建地鐵車站各施工方法的原理、施工流程、優(yōu)缺點和適用的車站形式。

關(guān)鍵詞：地鐵車站；施工方法；施工流程；優(yōu)缺點

地鐵車站是城市軌道交通路網(wǎng)中一種重要的建筑物，它是供旅客乘降，換乘和候車的場所，應(yīng)保證旅客使用方便，安全，迅速地進出車站，并有良好的通風(fēng)，照明，衛(wèi)生，防火設(shè)備等，給旅客提供舒適，清潔的環(huán)境。其施工方法主要分為明挖法、新奧法和盾構(gòu)法。本文介紹了國內(nèi)外地鐵車站的施工方法，重點闡述了修建地鐵車站各施工方法的原理、施工流程、優(yōu)缺點和適用的車站形式。

1明挖法與蓋挖法

1.1明挖法

明挖法是各國地下鐵道施工的首選方法，在地面交通和環(huán)境允許的地方通常采用明挖法施工，明挖法具有施工作業(yè)面多、速度快、工期短、易保證工程質(zhì)量和工程造價低等優(yōu)點，但因?qū)Τ鞘猩�活干擾大，應(yīng)用受到各種因素的限制，尤其是當?shù)孛娼煌ê铜h(huán)境不允許時，只能采用蓋挖法或新奧法。明挖法適用于淺埋車站、有寬闊的施工場地，可修建的空間比較大，如帶有換乘站、地下商場、休息和娛樂場所及停車庫等的地下綜合體車站，如上海地鐵徐家匯站。

明挖法的關(guān)鍵工序是：降低地下水位，邊坡支護，土方開挖，結(jié)構(gòu)施工及防水工程等。其中邊坡支護是確保安全施工的關(guān)鍵技術(shù)。主要有：

(1)放坡開挖技術(shù)

適用于地面開闊和地下地質(zhì)條件較好的情況�；�坑應(yīng)自上而下分層、分段依次開挖，隨挖隨刷邊坡，必要時采用水泥粘土護坡。

(2)型鋼支護技術(shù)

一般使用單排工字鋼或鋼板樁，基坑較深時可采用雙排樁，由拉桿或連梁連結(jié)共同受，也可采用多層鋼橫撐支護或單層、多層錨桿與型鋼共同形成支護結(jié)構(gòu)。

(3)連續(xù)墻支護技術(shù)

一般采用鋼絲繩和液壓抓斗成槽，也可采用多頭鉆和切削輪式設(shè)備成槽。連續(xù)墻不僅能承受較大載荷，同時具有隔水效果，適用于軟土和松散含水地層。

(4)混凝土灌注樁支護技術(shù)

一般有人工挖孔或機械鉆孔兩種方式。鉆孔中灌注普通混凝土和水下混凝土成樁。支護可采用

雙排樁加混凝土連梁，還可用樁加橫撐或錨桿形成受力體系

(5)土釘墻支護技術(shù)

在原位土體中用機械鉆孔或洛陽鏟人工成孔，加入較密間距排列的鋼筋或鋼管，外注水泥砂漿或注漿，并噴射混凝土，使土體、鋼筋、噴射混凝土板面結(jié)合成土釘支護體系。

(6)錨桿(索)支護技術(shù)

在孔內(nèi)放入鋼筋或鋼索后注漿，達到強度后與樁墻進行拉錨，并加預(yù)應(yīng)力錨固后共同受力，適用于高邊坡及受載大的場所。

(7)混凝土和鋼結(jié)構(gòu)支撐支護方法

依據(jù)設(shè)計計算在不同開挖位置上灌注混凝土內(nèi)支撐體系和安裝鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐體系，與灌注樁或連續(xù)墻形成一個框架支護體系，承受側(cè)向土壓力，內(nèi)支撐體系在做結(jié)構(gòu)時要拆除。適用于高層建筑物密集區(qū)和軟弱淤泥地層。

1.2蓋挖法

蓋挖法是利用圍護結(jié)構(gòu)和支撐體系，在較繁忙交通路段利用結(jié)構(gòu)頂板或臨時結(jié)構(gòu)設(shè)施維持路而交通，在其下進行車站施工工法。根據(jù)工程實際情況具體可分為以下幾種方法：(1)蓋挖順作法

蓋挖順作法是在地表作業(yè)完成擋土結(jié)構(gòu)后，以定型的預(yù)制標準覆蕭結(jié)構(gòu)（包括縱、橫梁和路面板）置于擋土結(jié)構(gòu)上維持交通，往下反復(fù)進行開挖和加設(shè)橫撐，直至設(shè)計標高。依序由下而上，施工主體結(jié)構(gòu)和防水措施，回填土并恢復(fù)管線路或埋設(shè)新的管線路。最后，視需要拆除擋上結(jié)構(gòu)外露部分并恢復(fù)道路。

在道路交通不能長期中斷的情況下修建車站主體時，可考慮采用蓋挖順作法。(2)蓋挖逆作法

蓋挖逆作法是先在地表面向下做基坑的維護結(jié)構(gòu)和中間樁柱，和蓋挖順作法一樣，基坑維護結(jié)構(gòu)多采用地下連續(xù)墻或帷幕樁，中間支撐多利用主體結(jié)構(gòu)本身的中間立柱以降低工程造價。隨后即可開挖表層土體至主體結(jié)構(gòu)頂板地面標高，利用未開挖的土體作為土模澆筑頂板。頂板可以作為一道強有力的橫撐，以防止維護結(jié)構(gòu)向基坑內(nèi)變形，待回填土后將道路復(fù)原，恢復(fù)交通。以后的工作都是在頂板覆蓋下進行，即自上而下逐層開挖并建造主體結(jié)構(gòu)直至底板。如果開挖面積較大、覆土較淺、周圍沿線建筑物過于靠近，為盡量防止因開挖基坑而引起臨近建筑物的沉陷，或需及早恢復(fù)路面交通，但又缺乏定型覆蓋結(jié)構(gòu)，常采用蓋挖逆作法施工。工程實例：南京地鐵南北線一期工程的區(qū)間隧道在地質(zhì)條件和周圍環(huán)境允許的情況下，以造價、工期、安全為目標，經(jīng)過分析、比較，選擇了全線區(qū)間施工方法。其中，三山街站，位于秦淮河古河道部位，位于粉土、粉細砂、淤泥質(zhì)粘土土層中。因為是第1個車站，又位于十字路口，因此采用地下連續(xù)墻作圍護結(jié)構(gòu)。除人口結(jié)構(gòu)采用順作法外，其余均為蓋挖逆作法。(3)蓋挖半逆作法

蓋挖半逆作法與逆作法的區(qū)別僅在于頂板完成及恢復(fù)路面后，向下挖土至設(shè)計標高后先澆筑底板，再依次向上逐層澆筑側(cè)墻、樓板。在半逆作法施工中，一般都必須設(shè)置橫撐并施加預(yù)應(yīng)力。

2暗挖法

2.1新奧法

新奧法(NATM，為NewAustrianTunnellingMethod的縮寫)也是通常所說的礦山法，新奧法是當代隧道施工設(shè)計應(yīng)用最廣泛的方法。其施工思路是在監(jiān)控量測的基礎(chǔ)上，及時更改噴射混凝土的厚度，錨桿、鋼支持和鋼絲網(wǎng)的參數(shù)以及二次襯砌等支護措施，來保持開挖洞室的穩(wěn)定，從而保證施工的安全。當?shù)孛娼煌ê铜h(huán)境不允許時，世界上各國常采用這種施工方法，如日本采用新奧法修建的東葉高速線北習(xí)志野站，為三拱兩柱單層式結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點是對地面的影響小、造價低，適用于堅硬巖土介質(zhì)、底下水位底，但是進度慢、勞動強度大和風(fēng)險也大。

新奧法施工對大斷面的開挖有側(cè)壁導(dǎo)坑、臺階和CRD等，其施工流程為：放線→鉆孔、裝藥和放炮→通風(fēng)除塵后出渣→打錨桿、鋼拱架支撐和掛鋼筋網(wǎng)→施工噴射混凝土初期支護→最后修建模筑混凝土二次襯砌。用到的輔助工法有降水、大小導(dǎo)管、注漿和采取必要的監(jiān)控量測措施。

2.2淺埋暗挖法

淺埋暗挖法是按照“新奧法”原理進行設(shè)計和施工，以加固、處理軟弱地層為前提，采用足夠剛性的復(fù)合襯砌(由初期支護和二次襯砌及中間防水層所組成)為基本支護結(jié)構(gòu)的一種用于軟土地層近地表隧道的暗挖施工方法，它以施工監(jiān)測為手段，指導(dǎo)設(shè)計與施工，保證施工安全，控制地表沉降。淺埋暗挖法的施工原則是：管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測。與明挖法相比，淺埋暗挖法的最大優(yōu)點是避免了大量拆遷、改建工作，減少了對周圍環(huán)境的粉塵污染和噪聲影響，對城市交通的干擾小。盾構(gòu)法雖然也具有上述同樣優(yōu)點，但盾構(gòu)法不能適應(yīng)隧道斷面變化，而且當盾構(gòu)開挖的隧道不是足夠長時，盾構(gòu)法的經(jīng)濟性不明顯。選用淺埋暗挖法應(yīng)考慮的基本適用條件有：不允許帶水作業(yè)和要求開挖面具有一定的自立性和穩(wěn)定性，而且是淺埋地鐵車站。缺點是地下作業(yè)風(fēng)險大、機械化程度低。

淺埋暗挖法對土體的加固和對水的處理方法有凍結(jié)法、注漿、深層攪拌和管棚等。對于斷面較大的隧道，考慮分部開挖、分部支護和封閉成環(huán)的需要，選擇中隔壁法(CD法)、交叉隔壁法（CRD法)和側(cè)壁導(dǎo)坑法(眼鏡法)等。淺埋暗挖法常用的初期支護形式是鋼筋格柵、鋼筋網(wǎng)和噴混凝土。地表位移、拱頂下沉、隧道周邊收斂等量測項目常被選為監(jiān)控量測的必測項目，而土壓力、土體位移、支護應(yīng)力等可作為選測項目。

2.3暗挖與蓋挖相結(jié)合的施工方法

暗挖與蓋挖相結(jié)合的施工方法是一種新技術(shù)，是我國在使用暗挖法和蓋挖法施工的基礎(chǔ)上，經(jīng)過研究總結(jié)而提出的具有蓋挖法和暗挖法各自優(yōu)點的一種新的施工方法。其關(guān)鍵是將地鐵車站視為由樁、梁和拱組成的地下結(jié)構(gòu)，如北京天安門西站。天安門西站的具體施工流程為：導(dǎo)洞開挖、支

護→樁孔、柱孔開挖及護壁→條形基礎(chǔ)施工→樁、柱.吊裝及灌注混凝土→樁、柱頂梁施工→三跨頂拱初期支護施工→花邊墻施工→三跨頂拱二次襯砌施工→站廳層施工→站臺層施工→站臺板施工→建筑裝修及設(shè)備安裝。

2.4暗挖新技術(shù)

暗挖法也有了新的進展，主要有預(yù)制塊法、預(yù)切槽法和氣壓法。預(yù)制塊法是把盾構(gòu)管片的安裝技術(shù)和暗挖技術(shù)融合在一起的一項新技術(shù)，先做兩側(cè)導(dǎo)洞及側(cè)墻，然后注漿開挖并放置鋼拱架、噴射混凝土、安裝預(yù)制塊、在背后注漿，跨度已達18m以上，該技術(shù)在法國已大量應(yīng)用。預(yù)切糟法是按照結(jié)構(gòu)尺寸制造一個臺架，裝有特制鏈條鋸沿拱圈方向把地層切成一個高10-35cm，深4-5rn的糟縫，然后放置鋼筋網(wǎng)并噴射混凝土，形成鋼筋混凝土拱，在其保護下開挖施工，效果很好，在法國、意人利等國家已開始應(yīng)用。氣壓暗挖法是采用氣壓條件下的新奧法施工，因采用氣壓較低，一般對人體健康沒有影響。壓縮空氣不僅可排除隧道中的地下水，還可減少地面沉降，防止地面結(jié)構(gòu)損壞，減少加壓隧道一次襯砌的荷載，對開挖面有支護作用，降低成本，對降低施工中的粉塵有顯著作用，這種辦法已在奧地利、德國、英國、日本等國家應(yīng)用。

3盾構(gòu)綜合法修建地鐵車站

國外已經(jīng)采用了配合盾構(gòu)法修建地鐵車站的施工方法，這種施工方法可一次采用盾構(gòu)法將區(qū)間隧道和過站隧道貫通，再在盾構(gòu)隧道的基礎(chǔ)上擴挖而形成地鐵車站；或直接利用大直徑盾構(gòu)機或連體盾構(gòu)機修建地鐵車站。配合盾構(gòu)法修建地鐵車站的優(yōu)點是可充分有效地利用盾構(gòu)設(shè)備，達到進一步提高地鐵工程的建設(shè)質(zhì)量、縮短建設(shè)周期，從總體上較大幅度地降低工程造價的目的，從而使得盾構(gòu)法在城市地鐵工程中得到了人規(guī)模的采用；同時不影響地面交通和中斷地下生命線(上下水道、電線和電話線管道以及天然氣管道等等)，且施工安全、機械化程度高。這種施工方法適用于市區(qū)深理車站和線路交匯處換乘下層站等。但是，其施工所使用的機械復(fù)雜，安裝操作難度人。國外盾構(gòu)綜合法修建地鐵車站有以下五種形式。

3.1擴挖區(qū)間盾構(gòu)隧道修建

此方法直接在兩條單線區(qū)間盾構(gòu)隧道的基礎(chǔ)上，擴挖形成車站。得到實際應(yīng)用的有兩種方法：一種是托梁法，一種是半盾構(gòu)法。此人類方法已有較多工程實例，但多用于單層島式站臺，且單線區(qū)間盾構(gòu)隧道的建筑界限還應(yīng)滿足車站的使用要求。

3.1.1托梁法

此方法采用兩臺單線盾構(gòu)，并行施工修建兩條單線區(qū)間隧適，而后修建兩側(cè)立柱，從兩側(cè)立柱頂部向區(qū)間隧道間的地層中壓入托梁，在托梁的支撐下進行上部土體的開挖和管片的拆除，立�，F(xiàn)澆車站頂部結(jié)構(gòu)，然后開挖下部土體和管片的拆除并施做下部結(jié)構(gòu)，日本東京地鐵7號線(南北線)的水田盯站即采用該法修建的。3.1.2半盾構(gòu)法

與托梁法一樣，用兩臺盾構(gòu)并行并行施工修建兩條單線區(qū)間隧道，而后修建兩側(cè)立柱，再用半

盾構(gòu)修筑車站頂部結(jié)構(gòu)，最后進行管片的拆除和開挖下部土體并施做下部結(jié)構(gòu)。

3.2建成兩條或三條平行隧道

(1)建成三條平行隧道。用直徑為9-10m的盾構(gòu)建成三條平行隧道，在中間隧道與兩側(cè)隧道間修建聯(lián)絡(luò)通適形成地鐵車站。該法適用于修建站臺較寬的島式車站，在前蘇聯(lián)深理地鐵中應(yīng)用較多，如基輔地鐵車站。

(2)建成兩條平行隧道。日本近期投入技術(shù)研究力量，成功開發(fā)出了采用圓周盾構(gòu)方式將小直徑的區(qū)間盾構(gòu)隧道擴大為大直徑的方法，為在區(qū)間隧道采用盾構(gòu)法，但在車站受凈空限制而不便擴建為車站結(jié)構(gòu)的情況提供了可能途徑。

英國直接用7rn左右的盾構(gòu)機修建兩條平行隧道，形成側(cè)式站臺車站，缺點為修建車站的盾構(gòu)機不能采用修建區(qū)間的盾構(gòu)機，如果都用大直徑盾構(gòu)機修建區(qū)間和車站的話，造成不必要的浪費，當然也可修建少量的聯(lián)絡(luò)通適，滿足車站工作人員和乘客的通行。

3.3固定式或分離式連體盾構(gòu)機直接修建

日本在采用兩連盾構(gòu)機修建區(qū)間隧道成功后，繼而又開發(fā)了采用固定式或可分離式連體盾構(gòu)機直接修建車站的方法。這此方法越來越多地應(yīng)用到工程中，取得了良好的效果，但多為單層車站。日本還有采用此法修建雙層地鐵車站的計劃。如都營地鐵12號線飯?zhí)飿蛘�，就是采用固定式三連體盾構(gòu)機修建的，該站為單層島式站臺車站。

3.4修建拱形結(jié)構(gòu)

此方法為先修建兩個小型盾構(gòu)并充填混凝土，以此作為拱座基礎(chǔ)，再修建上部單拱結(jié)構(gòu)形成車站，此方法在俄羅斯較多使用，且已在雙層車站中使用。如圣彼得堡地鐵三拱墻柱式車站，先用盾構(gòu)貫通區(qū)間隧道，修建兩側(cè)的立柱(實際上為連續(xù)開洞的隔墻，在墻上裝有自動控制的門，列車到站時會自動開啟)，再暗挖站臺隧道上部土體，修建拱部結(jié)構(gòu)，最后開挖下部土體并修建仰拱結(jié)構(gòu)。在修建上部拱式結(jié)構(gòu)時，可結(jié)合輔助工法采用礦山法開挖(如加固上層后開挖或機械開槽形成上部拱式結(jié)構(gòu)后開挖等)、也可直接采用若干小型盾構(gòu)修筑上部拱式結(jié)構(gòu)體后，在上部結(jié)構(gòu)保護下開挖。

3.5復(fù)式微型盾構(gòu)修建

這是一種正在發(fā)展中的方法，其思路是采用小型或微型盾構(gòu)設(shè)備，先修筑車站結(jié)構(gòu)體，而后開挖內(nèi)部土體，可修建人型地鐵車站。其形式有多種，按盾構(gòu)機刀盤的切削方向，可建成弧型或矩形車站結(jié)構(gòu)體。此法不用大型盾構(gòu)設(shè)備，安全可靠、可在極其軟弱的地層條件下修建大型車站結(jié)構(gòu)，但尚需進一步完善小型盾構(gòu)設(shè)備。

4結(jié)束語

明挖法仍然是首選的施工方法，但是應(yīng)該開發(fā)深基坑圍護技術(shù)和地面變形監(jiān)控技術(shù)，以便明挖法在地鐵車站的施工中得到更廣的應(yīng)用。蓋挖法應(yīng)是修建車站的主要方法，在世界上蓋挖法修建車站占有很大比例，要建立合理的施工組織網(wǎng)絡(luò)來疏導(dǎo)交通，降低對地面交通的影響，以及開發(fā)小型

地下靈活的開挖機械等，來提高施工質(zhì)量和縮短工期。暗挖法將有很大發(fā)展，在繁華市區(qū)，不中斷交通，減少了對城市環(huán)境的影響，且具有靈活、安全的特點，有廣泛的應(yīng)用前景，但是應(yīng)開發(fā)多臂鉆孔臺車、光面爆破、素噴混凝土和數(shù)據(jù)反饋指導(dǎo)施工和支護參數(shù)的選擇的新技術(shù)。配合盾構(gòu)法修建地鐵車站的施工技術(shù)應(yīng)該得到發(fā)展，可充分有效地利用盾構(gòu)設(shè)備，提高建設(shè)質(zhì)量、縮短建設(shè)周期，從總體上降低工程造價，同時不影響地面交通和中斷地下生命線，且機械化水平高；應(yīng)開發(fā)多心圓和異型盾構(gòu)機以及新的支護材料和施工技術(shù)。不斷提高機械化水平、提高施工速度，目前除明挖法采用機械化施工外，蓋挖、暗挖施工，大部分采用人工施工，雖然成本較低，但施工速度慢。我國應(yīng)創(chuàng)造條件發(fā)展適用的施工機械，不斷提高施工機械化水平，才能不斷加快施工進度。參考文獻:

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