重庆地铁花卉园站近距穿越人工湖设计方案研究

摘要：本文结合重庆地铁6号线花卉园站近距穿越花卉园人工湖设计方案研究，通过理论计算、数值模拟、现场实际工程经验总结等方式，对大跨暗挖车站近距穿越水体方案进行了研究总结。

关键词：大跨暗挖车站；近距；人工湖

Abstract: In this paper, Through the reseach of the designing of the Chongqing NO.6 Subway Huahuiyuan station close crisscross the artificial lake，through theoretical calculation、numerical simulation、practical engineering experience, etc.According to the practical construction experience,provide reference for similar projects in the future.Key words: Span Mining Station;Close Crisscross;Artificial Lake

中图分类号：U231+.3文献标识码：A 文章编号：

1工程概况

重庆市轨道交通六号线花卉园车站位于金龙路与松桥路之间，沿红石路下东西向布设，道路上车流量大，道路下管线密集。车站北侧为多、高层商住建筑，南侧为花卉园人工湖，车站中部下穿一座人行天桥。

花卉园站为地下双层岛式车站，采用曲墙+仰拱的五心圆马蹄形断面。车站位置地面起伏较大，西低东高，车站顶部覆土约14.5m～17.4m，采用矿山法施工，围岩级别为IV级，车站主体最大开挖断面宽22.762m，高18.68m，属于特大断面暗挖隧道，采用双侧壁导坑法施工。车站穿越地层主要为泥质砂岩地层，无统一地下水位。局部地下水主要为松散层孔隙水以及基岩裂隙水，地下水主要受大气降水、花卉园人工湖以及城市给排水管网渗漏水补给，地下水主要以潜水形式存在。其中，花卉园人工湖作为一个主要补给源，面积达1.8万m2，距车站最近距离不足13m，水位高程常年处于261m，高出车站拱顶12m，水深1～3m。

2 工程地质及水文地质

1） 地形地貌

勘察区原始地貌属丘陵斜坡地貌，后经改造，原始地貌已发生显著变化，形成城市居民建筑区和城市道路，地形较平缓。地形坡角一般在1°左右，地面高程260.05～268.56m，最大高差约8.51m。

2） 地层岩性

经地面地质调查和钻孔揭示，场地分布的地层为第四系全新统及侏罗系中统上沙溪庙组地层，岩层倾角一般为5～6，倾向南东。出露的地层由上而下依次可分为第四系全新统(Q4)和侏罗系中统沙溪庙组(J2s)沉积岩层。

3)地质构造

勘察区位于川东南弧形构造带华莹山帚状褶皱构造束东南部，沙坪坝背斜东翼。岩层呈单斜产出。岩层产状：倾向110°～130°，岩层较平缓，倾角5°～6°。根据邻近工地的地质测绘调查，基岩内裂隙发育程度为较发育，岩体呈块状结构。主要发育两组构造裂隙：

J1：10°～20°∠75°，张性，裂隙面呈锯齿状，宽度1～3mm，无充填，间距1m左右，结合～一般。

J2：275°～300°∠75°～85°，压扭性，裂隙面平直，裂隙宽0.3～0.8mm，无充填，间距0.5～1.0m，结合差～一般。

4)水文地质条件

车站原始地貌属浅丘地貌，无统一地下水位。局部地下水主要为松散层孔隙水以及基岩裂隙水，地下水主要受大气降水、花卉园人工湖以及城市给排水管网渗漏水补给。孔隙水在填土厚度小的地段水量有限，填土厚度较大段水量相对较大，而且随季节有所变化，在雨季松散层孔隙水量相对较大。裂隙水水量中等，主要受大气降水和花卉园人工湖补给，水量较稳定。场地地下水主要以潜水形式存在。

(1)基岩裂隙水

主要集中在砂岩或泥质砂岩的裂隙中，岩层中构造裂隙总体不发育～较发育，本场地基岩裂隙水水量中等，地下水主要由大气降水和花卉园人工湖补给，呈脉状分布，水量受季节和气候影响较松散层孔隙水小，水量较稳定。

(2)松散层孔隙水

主要分布于第四系松散层中，该类型地下水水量大小受地貌和覆盖层范围、厚度、透水性制约，受季节、气候影响大，水量大小不一，不稳定。在土层区接受大气降水入渗补给，在有条件的切割区排泄。

3 结构施工方案

由于本站开挖跨度较大，根据重庆地铁已有施工经验，采用双侧壁导坑法施工。车站结构开挖采用双侧壁导坑法施工，开挖步序如图1：

图1双侧壁导坑法开挖步序

本站根据车站实际地质条件，对开挖工法采用有限元分析，掌握车站洞室在开挖过程中引起的地层变形、地表沉降和支护结构的力学状态；最后根据计算验算此种开挖工法是否满足花卉园车站施工的要求。计算结果如图2

(a) 水平位移图 (b) 竖向位移图 (c) 竖向应力图

图2 有限元计算结果

进行分析可知，位移的最大值在整个施工阶段的变化主要集中在导洞的侧壁跟底部，而竖向应力值随着施工阶段有一定的变化，在导洞施工阶段围岩竖向应力左、右导洞呈现基本对称状态，核心土贯通后，应力变化较大区域主要集中在大跨断面的拱顶跟拱脚。地表沉降详见图3。

图3 隧道开挖对地面沉降影响

由计算结果可知，左右导洞施工过程拱顶及地表沉降值约占其总沉降值的30％～45％，核心土开挖大跨贯通后，对地表影响很大，其突变值最高可达到总沉降的60％～70％，可见开挖中部核心土是双侧壁工法的关键工序。核心土开挖后，临时中隔壁主要受压，承受着较大荷载，中隔壁拆除时也会引起结构内力和位移一定变化。两侧导坑中横撑随开挖进行将产生较大拉应力，而中间横撑受力相对较小。同时，结果显示，结构的变形及应力变化均在允许范围内，大跨结构处于稳定的受力状态，采用双侧壁导坑法安全可行。

4 对花卉园的人工湖的处理

1）排干花卉园人工湖水之后，对湖底做防水处理，从源头切断补给源；此方案止水效果好，且一劳永逸，但实际协调难度较大；

2）对涌水量小于10m3/min的微承压水区段采用超前注浆小导管止水加固:Φ42热轧无缝钢管,壁厚3.5mm,长L=3.5m，环向间距350mm，纵向间距2000mm ,外插角10°左右,拱部及边墙设置（如注浆止水断面支护示意图所示）；同时压注水泥水玻璃双液浆，注浆压力0.8～1.5MPa。

3）对涌水量大于10m3/min的高压富水区段，还需对掌子面设置Φ42袖阀管，L=10m，外插角5°～10°，间距1.0mx1.0m，纵向搭接2.0m;同时压注水泥水玻璃双液浆，注浆压力根据现场试验确定。

通过现场超前钻探测得的涌水量数据显示，最小涌水量19L/min，最大涌水量45L/min，最大涌水量出现在临近人工湖一侧，且两侧涌水量相差较大，基本上可以判断涌水为人工湖水；根据设计方案，采用超前帷幕注浆止水后，车站开挖过程中未出现大量涌水，保证了作业环境干燥，且截至到铺设防水板时，初支表面基本保持干燥，仅局部有小面积湿渍，满足铺设防水板的要求。

5结论

1）重庆大跨车站采用双侧壁导坑法施工经验丰富，施工质量可靠，本站通过理论计算分析及实际监测结果进行验算，确定花卉园站采用的支护参数及开挖方法是合适的。现场实测地表沉降具体详见图4。

图4 车站地表沉降时态曲线图

根据监测数据显示，地表累计下沉量为19.17mm，满足设计要求，地下管线无一处破坏，地面花卉园人行天桥桩基不均匀沉降满足设计要求，车站施工完成后可正常使用。

2）花卉园车站主体结构已于2010年8月贯通，施工过程中根据设计采取了超前探测及帷幕注浆措施，掌子面及洞室侧壁均无渗漏水，更没出现过突然涌水等地质灾害，施工过程安全可控，保证了车站安全快速的向前施工。

3）本文通过对大跨暗挖结构在高水位条件下的设计进行分析，同时与施工现场处理措施结合，总结出一些设计、施工方案，对于后期高水位大跨暗挖车站施工提供一定的参考。

参考文献

【1】地铁设计规范 GB50157-2003.北京：中国计划出版社，2003

【2】施仲衡 .地下铁道设计与施工，西安：陕西科学技术出版社，2006

【3】《重庆市轨道交通六号线一期工程花卉园站 (CK22+413.5～CK22+586.5)岩土工程详细勘察报告》重庆市勘测院，2009

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作者：龚旭东

单位：中铁第一勘察设计院集团有限公司

邮编：710043