青岛硬岩地层暗挖地铁车站施工技术探析

青岛硬岩地层暗挖地铁车站施工技术探析

发表时间：2019-02-28T14:52:25.667Z 来源：《基层建设》2018年第36期作者：于行1 吕振潭1

[导读] 摘要：车站是地铁的重要组成部分，车站明挖是最常用的方法，但因场地条件要求高，其应用逐渐受到各种条件的限制。

1. 青建集团股份公司青岛 266071

摘要：车站是地铁的重要组成部分，车站明挖是最常用的方法，但因场地条件要求高，其应用逐渐受到各种条件的限制。随着浅埋暗挖隧道施工技术的日益发展成熟，地铁建设者参照大跨度、大断面隧道的施工工艺，形成了车站暗挖法施工工艺，具有占地少、迁改少，对周边环境影响少等显著的优点。解决了在城市繁华地段地铁施工迁改难的顽疾。

关键词：硬岩地层；地铁车站；施工技术

1、青岛暗挖车站的发展概况

青岛相较于国内其他城市第四系土层厚度更小，很多地下车站整体位于中风化或者微风化花岗岩之中，岩石强度高，硬岩地层大跨度暗挖车站开发方法的选择与创新是一大难题，通过青岛地铁已建和在建几条线路的总结与摸索，一种适合硬岩地层的暗挖车站施工方法应运而生，这种初支拱盖法。

初支拱盖法是基于拱盖法，将二衬拱盖优化为初支及围岩拱盖，适用于硬岩地层暗挖车站的工法，本文结合青岛地区硬岩地质暗挖车站施工实例，重点介绍青岛地区暗挖车站的施工特点、青岛地区暗挖车站的工艺演变及暗挖车站拱盖法施工关键技术。

2、青岛地区暗挖车站的施工特点

根据地质勘查显示，青岛市具有典型的土岩二元复合地层结构，总体来说是在强风化、中风化、微风化程度的花岗岩岩基上覆盖有不同厚度的第四系土层。覆盖厚度为0～9m，车站及区间穿越各风化岩及土层，纵向很不均匀，地质特征整体呈现“上软下硬”的特点。

“上软下硬”地层是青岛地铁暗挖工程的代表性特点，“上软下硬”地层给暗挖车站钻爆施工带来较大的难度，主要体现在以下几方面。 1）暗挖车站跨度大，拱顶围岩软弱，主要有淤泥质土，强风化岩层、沙层等地层，处理不当极易造成坍塌。

2）虽然暗挖车站拱顶围岩软弱，但隧道下部岩体强度较高，必须采用钻爆法施工，爆破振动对拱顶围岩有一定程度的扰动。

3）青岛属于沿海城市，部分地铁线路施工环境表象为海相条件，暗挖车站裂隙水中氯离子含量较高，对暗挖车站中二衬的永久性、机械养护等方面都有较大挑战。

4）青岛地区部分近海区域为“填海扩地”工程，因近海地区岩层受海水侵蚀等长期地质作用影响，裂隙发育、岩变线起伏频繁且无规律可循，地勘钻孔也不易揭示此类地形特点，地铁暗挖车站施工下穿相应区域时施工难度较大。

5）部分区域岩层埋深较浅，此类地层对于隧道自身稳定意义重大，同时由于岩层较浅尤其是微风化岩层埋深浅，暗挖车站施工中控制爆破振动对周边建筑物及管线的影响十分重要。

3、青岛地区暗挖车站的工艺演变

针对青岛特殊地层的特点，在青岛市第一条地铁线路3号线的暗挖车站施工中采用了台阶法、双侧壁导坑法、拱盖法等多种方法。

通过地铁3号线的多个车站施工经验，在青岛地铁2号线施工时暗挖车站大量采用拱盖法施工工艺，该工艺在软岩地层PBA法、山岭隧道双侧壁导坑法等诸多工法的基础上结合盖挖法的特点而形成的适合硬岩地层的新的施工方法。

拱盖法非常适用于硬质岩地层暗挖车站施工，其充分利用围岩自身的高强度、高承载力的特点，以大拱脚持力代替PBA功法中的边桩或边柱，开挖时可以做到不爆破或弱爆破，大大降低了车站施工开挖量，解决了硬质岩地层开挖难度大的难题。

通过青岛地铁2号线暗挖车站的实践，拱盖法被证明非常适合青岛地区硬岩地层浅埋暗挖大跨地铁车站的施工。在2016年开工的地铁1号线的5座暗挖车站在工法选择时全部采用了拱盖法施工。值得一提的是拱盖法在暗挖车站中的广泛应用也丰富了区间隧道施工工法，在青岛地铁1号线人衡区间、瑞气区间等局部大断面施工时，也采用了拱盖法施工，暗挖车站开挖工法的完善也促进了区间隧道开挖工法的发展。

拱盖法根据二衬施工时间可分为二衬拱盖法和初支拱盖法，而两种方法结合的拱部二衬拱盖法在青岛暗挖车站施工中得到广泛应用。

4、青岛暗挖车站的主要开挖方法

4.1二衬拱盖法

二衬拱盖法也称全逆作法，工艺流程为在导洞贯通后先扣初期支护拱盖→然后再施做拱部二衬→土石方开挖至中板以下→施做中板及以上侧墙→继续下挖土石方至基底→施做底板及中板以下侧墙[4]。

二衬拱盖法是拱盖法的最初形式，初支拱盖法及拱部二衬拱盖法都是在其基础上演变而来的，但对于青岛硬岩地层暗挖车站，全逆作法因拱部以下开挖及主体工序交叉多，施工效率较其他拱盖法低，所以应用较少。

4.2初支拱盖法

初支拱盖法是在导洞贯通后先扣初期支护拱盖，不进行拱部二衬扣拱施工，直接开挖至基底，顺做主体结构底板、侧墙、中板和拱部全部主体结构，导洞开挖形式一般有双侧壁导坑法、CD法、台阶法等几种工法，在工法选择时根据地质情况灵活掌握。

施工工艺为车站拱顶开挖→车站下部开挖→顺做法施工车站主体结构→暗挖车站内部结构回填混凝土施工

4.3拱部二衬拱盖法

根据青岛“上软下硬”的地层特点，充分利用硬岩地层地基承载力高的特点，以大拱脚边墙断面形式为主，在穿越断层破碎带及节理发育密集带处采用单拱直墙复合式衬砌，拱盖下方围岩普遍较好，所以拱部二衬拱盖法在青岛暗挖车站应用广泛。

4.3.1车站主体上弧断面开挖

一般从车站两端风道施做超前支护，开口破除码头门，上弧断面采用双侧壁导坑法开挖，左右两个导洞断面错开不宜小于10m，开挖后及时架设上弧衬砌格栅，然后采用台阶法开挖上弧中部，并设临时竖向支撑和底部横撑，纵向采用钢筋将格栅连成整体，环向间距1m，挂网喷射早强混凝土，通过地下管线等敏感地段，采用大管棚、双排小导管注浆、密排格栅等措施。

4.3.2拱部二衬施工

当初支收敛小于0.2㎜/d时，开始进行大弧扣拱施工，先分小段拆除临时支撑，结合监测信息确定是否需要换支撑，扣拱采用定型拱架、钢模板、碗扣支架，每段衬砌长9m，混凝土采用输送泵泵送入模，对称水平浇筑，采用插入式振捣棒进行振捣，保证混凝土内实外