浅谈城市轨道交通地下车站土建施工方法的选择

【摘 要】 本文对城市轨道交通地下车站的多种施工方法，结构型式，基坑支护型式的优缺点逐一做了分析和比选，为目前各城市城市轨道交通车站的土建建设提供参考。

【关键词】 地铁 地下车站 施工方法

近几年来，城市轨道交通在我国得到了较快发展，一些大中城市相继建成了轨道交通线路。目前中国进入了地铁建设的快速期，地铁为缓解城市交通压力作出了巨大的贡献，但由于工程进度快，时间紧，地铁的建设也出现了一些问题，比如我国每年都有发生至人死亡的地铁施工事故，或者发生管线、天然气管道被挖断泄露等事故，又或者施工的成本、造价高于实际要求，因此，选择合适的施工方法，对我国城市轨道交通的建设有着重要的意义。

1 地下车站施工方法

车站施工方法对结构型式的确定和地铁土建工程造价有决定性影响。地下车站施工方法的选定，一方面受沿线工程地质和水文地质条件、环境条件（地面建筑物和地下构筑物的现状、道路宽度、市政管线、交通状况、环境保护等）、地铁的功能要求、线路平面布置、车站埋置深度及开挖宽度等多种因素的制约，同时也会对施工期间的地面交通和城市居民的正常生活、工期、工程的难易程度、城市规划的实施、地下空间的开发利用和运营效果等产生直接影响。常用地铁车站施工方法如下：

1.1 明挖法

明挖施工的特点是可以适用于各种不同的地质情况，减少线路埋深，施工工艺简单，技术成熟，特别是北京地铁、上海地铁、广州地铁以及西安地铁的成功建设，积累了非常丰富的工程经验。在有能力进行交通疏解、有施工场地并不受地下管线影响的条件下，尽可能采用明挖法施工，有利于节约投资和减少施工难度。

1.2 盖挖法

在交通繁忙的城市中心区，在路面交通不能长期中断的道路下修建地铁车站时，为减少施工期间对地面交通和商业的影响，车站结构可采用盖挖法施工。盖挖法依施工的步骤不同，可分为盖挖逆筑法及盖挖顺筑法。

1.2.1 盖挖逆筑法

围护结构与中间支承桩施工完成后，在围护结构与中间支承桩上浇筑顶板混凝土，由上而下顺序施作各层板及边墙，各层结构板作为基坑围护结构内支撑。

1.2.2 盖挖顺筑法

盖挖顺筑法的盖板形式可分为两种，一种为临时铺盖系统，即利用围护结构、中间支承桩及第一道支撑作为支撑体系，采用军用梁+预制砼盖板作为路面体系直接承受路面荷载。该工法虽然改善了临时铺盖系统存在的几大缺点，但同时出现了一个技术难点，就是顶板与内衬墙交接处砼浇筑质量难以保证，防水效果相对较差。

1.2.3 明、暗挖结合法

当车站位于城市主干道的交通要道上，城市交通不允许封路；或地下管线较多，迁移困难；或道路狭窄，地面房屋拆迁困难时；即在地面无条件全明挖或盖挖的情况下，采用明挖站厅与暗挖站台相结合的方法。暗挖法施工全部作业均在地下进行，因此对地面交通和人员出行影响较小、房屋和管线拆迁量也比较小，但在浅埋条件下，特别是在高水位的软土地层施工难度较大，工期较长，造价较高。

综上所述，明挖法与盖挖法无论从施工难度，施工工期、结构防水质量及土建工程造价等方面均较暗挖法具有明显的优势， 有条件采用明挖或盖挖法时，尽量采用明挖或盖挖法，在地面无条件全明挖或盖挖的情况下，可采用明暗挖结合工法。详细比较见表1。

选择施工方法应根据工程性质及规模、工程地质及水文地质条件、地面及地下建（构）筑物、环境保护要求、工期、造价等，建议地下车站工法宜以明挖法、盖挖法为主。因浅埋暗挖法对地质条件要求高、造价高、施工风险大、施工效率低等缺点，而且施工完成的车站埋深大、使用不方便，一般情况下应少采用。

2 地下车站结构型式

明、盖挖法施工的地下车站，其主体结构设计方案可分为叠合墙结构和复合墙结构。

叠合墙结构方案为：结构的顶、中、底板与刚性围护结构用预埋的钢筋连接器连接，两者共同承受使用阶段的荷载，内衬墙较薄，土建工程量相对较少。但是因预埋的钢筋连接质量无法保证，结构防水处理和结构节点处理难度很大，裂缝控制、防水效果相对较差，当有腐蚀性地下水时不宜采用。

复合墙方案是主体结构和围护结构间设置全包防水层，二者之间无连接，围护结构施工期间挡土止水，主体结构只承担使用期间的地下水压力和围护结构传递的压力，结构受力简单明确，防水效果好，节点处理简单。

3 基坑支护型式

采用明挖法和盖挖法施工时，为控制基坑开挖引起的地表沉降，保证施工安全，需进行基坑支护，其支护型式选择时需依据场地工程地质及水文地质条件、环境情况、开挖深度、施工方法、工期、工程造价、地区常用的围护结构型式作综合的技术经济比较。

地下车站可采取的基坑支护形式有以下几种形式：

（1）柱列式灌注桩。柱列式灌注桩作为基坑围护结构具有较强的刚度，近年来，广泛运用于深基坑的围护结构。灌注桩常用的有钻孔灌注桩或人工挖孔灌注桩。这种结构型式施工简便，对环境影响小，施工效率高，强度大，稳定性好，变形小，并可作为车站侧墙侧向受力的辅助结构参与承受土体侧压力。

（2）土钉墙或喷网支护。土钉墙是土体中原位加筋技术，由水平或接近水平设置于天然边坡或开挖形成的边坡中的加筋杆件及面层结构形成的挡土体系，改良原位土体性能，并与原位土体共同工作形成一重力挡土墙式的轻型支挡结构，它具有施工速度快、材料省、造价低的特点。

（3）坡率法。坡率法是通过控制边坡的高度和坡度而无须对边坡进行整体加固就能使边坡达到自身稳定的边坡设计方法，通常称之为坡率法。坡率法是一种比较经济、施工方便的人工边坡处理方法，在公路路堑边坡、填方路堤边坡中广泛使用。坡率法可分别与砂袋堆码、锚钉边坡、锚板支护等方法联合应用，形成组合边坡，扩大了其安全性和适用性。

（4）SMW工法桩。SMW工法是以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间则采取重叠搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下挡土止水结构，H型钢可回收利用。SMW工法的优点是：施工速度快，占用施工场地小，土方外运少，型钢可重复利用，节省投资。

（5）喷锚支护。当车站基坑周边场地较开阔时，可考虑采用放坡喷锚支护，如基坑较深时采用分级放坡喷锚支护。它具有造价低、施工简便、进度快的优点，在条件许可时，不失为一种价低、方便、快速的基坑围护结构型式。

4 结构型式与施工方法综合比选

地铁车站的结构型式及施工方法的选择主要应依据下述几方面的综合比选确定。

（1）车站功能。车站是大量乘客集散的公共建筑，车站设计时，必须保证远期的客流在正常运营及事故情况下迅速的集散，并为乘客提供安全、舒适的环境条件。因此，每个车站应依据车站的性质、客流量、运营组织、周边环境条件等来确定车站的类型及结构型式。

（2）施工难度。选择施工方法时应考虑工程本身施工难度、施工前期准备工作实施的难易程度、施工安全等方面。具体应从施工技术的成熟性、地面沉降控制、工期、工程造价、房屋拆迁、管线改移及处理措施等方面进行综合研究。

（3）施工对环境的影响。施工对环境的影响着重体现在对城市交通的影响、城市居民生活的影响、商业经济活动的影响以及环境污染等方面。特别是在交通繁忙地段的地铁车站，如采用明挖法施工，其地面交通组织的成败是关系到施工方案能否成立的关键。

（4）投资的影响。结构型式与施工方法对车站的土建投资起着决定性的作用。主要内容有土建工程费、房屋拆迁费及安置费、管线迁改费等。

（5）施工工期的影响。车站的土建施工工期不仅受全线总工期的制约，同时也直接影响到机电设备安装及装修的工期。对于有盾构始发、过站及终到要求的车站，车站土建工期还将影响区间的贯通工期。因此，根据相关工期要求，合理选择车站结构型式和施工方法十分重要。

参考文献：

[1]夏明初.地下工程设计施工手册[M].北京：中国铁道出版社，2000.

[2]GB50157-2003.地铁设计规范[S].

[3]施仲衡，张弥，王新杰 等.地下铁道设计与施工[M].西安：陕西科学技术出版社，2000 .

[4]张庆贺，朱合华，庄荣 等.地铁与轻轨[M].西安：人民交通出版社，2006.

[5]张伟喜.西安市快速轨道交通2号线一期地下工程施工方法[J].城市轨道交通研究，2007，7，65-68.