武汉某地铁车站出入口施工技术研究

摘 要：本文基于笔者参与的武汉某地铁车站施工为背景，探讨了施工中应用浅埋暗挖法的技术原理和施工步骤，分析了施工中应该注意的问题，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：地铁 车站 出入口 施工

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（c）-0048-02

近年来，我国城市轨道交通飞速发展。截至目前，我国40余城市中已有15个城市获批在2015年之前建成1700 km的城市轨道交通，加上目前在建的线路，我国城轨线路将达到3400 km。目前，我国城市轨道交通建设已进入快速发展时期，在北京、上海、武汉、深圳等城市近期规划的多条线路中，规划建设地铁占72%，轻轨占10%。在城市地铁施工中采用明挖大揭盖的方法，严重干扰了地面交通，并破坏环境。而浅埋暗挖法是一种在离地面很近的地下施行各种地下暗挖施工的方法，它以加固和处理软弱的地层为前提，并且通过足够刚性的复合式衬砌结构，从而保证施工过程的安全以及控制地面的沉降。

1 车站工程概况

1.1 工程概况

武汉某地铁站共设4个出入口，其中1号、2号出入口下穿车站主体西侧的综合管廊，在该区段采用暗挖喷锚法施工，1号出入口暗挖段为27.5 m，覆土厚4.7～6 m，综合管廊底板底距出入口结构顶板0.8 m；2号出入口暗挖段为25.22 m，覆土厚6～6.7 m，综合管廊底板底距出入口结构顶板2 m。暗挖横断面为直墙式矩形，标准段开挖外轮廓为7.9 m×5.5 m，1号出入口暗挖土方为1300 m3，2号出入口暗挖土方为1200 m3。

1.2 工程地质及水文地质条件

地层主要为素填土和粉质黏土。素填土：层厚1.50～10.10 m，为近期人工堆填而成，主要成分为黏性土，部分未压实，呈松散状，局部见有碎石，属Ⅰ级松土；粉质黏土：深灰色、灰黑色，硬塑。主要成分为黏粒，属Ⅱ级普通土。建议地基基本承载力取 σo=150 kPa。

1.3 工程施工难点

由于1号、2号出入口下穿车站主体西侧的综合管廊。1号出入口综合管廊底板底距出入口结构顶板0.8 m，2号出入口综合管廊底板底距出入口结构顶板2 m。工程施工难点如下：一是车站周边环境复杂，暗挖段顶部有综合管廊穿过，综合管廊内有给水、煤气、通信等设施。二是暗挖段大部分位于回填土内，地层自稳性差，施工难度较大。三是暗挖段位于武汉市通往新区的繁华路段，保证车站开挖支护过程中的结构稳定和控制变形难度较大。四是解决好暗挖车站在初期支护与二次衬砌形成过程中的受力体系转换和力的平衡，防止结构变形及失稳破坏，避免出现地面及拱部的过量沉降和坍塌是工程的重点。

2 车站出入浅埋暗挖施工技术（如图1）

2.1 施工方法和主要施工工序

出入口暗挖结构型式采用“初期支护+二次衬砌”复合式衬砌。初期支护采用“钢格栅+钢筋网”锚喷支护，二次衬砌为防水钢筋混凝土模筑衬砌。

暗挖段施工应在明挖段主体结构施工完毕后进行，模筑混凝土沿纵向分段进行，每段长度小于等于6.0 m。出入口暗挖施工步骤如下：施工准备超前小导管（大管棚）、注浆分步开挖进洞开挖支护喷混凝土封闭基面清理初期支护验收二衬结构施工。

2.2 隧道开挖施工

出入口暗挖采用CRD浅埋暗挖工法，施工中严格执行“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”施工原则。做好超前注浆预支护，确保开挖安全；开挖后紧接支护，早成环、早封闭，及时进行初期支护；采用信息化施工，加强监控量测，通过量测信息反馈优化支护参数。

2.2.1 开挖步骤

拱顶直墙断面开挖分6个洞室分别依次进行开挖，洞室间设中隔壁、中隔板。开挖顺序为1号导洞2号导洞（左右侧）3号导洞（左右侧）4号导洞，每导洞断面纵向错开距离为3 m。

首先进行1号导洞开挖施工。开挖循环进尺不得超过0.5 m，开挖后立即初喷8 cm混凝土，并及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢筋格栅钢架，在该拱脚上30 cm高处，紧贴钢架两侧边沿下倾角30°设锁脚锚管，锚管采用Φ32 mm水煤气管，每榀布设1根，水泥浆液水灰比为1∶1，锁脚锚管与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度30 cm。

2.2.2 变截面位置施工

拱顶直墙断面1号、2号导洞施工到变截面位置（人防段）直接抬高拱顶高度，并向上进行土方开挖；3号、4号导洞施工到变截面位置直接降低洞底高度，并向下进行土方开挖。

2.3 初期支护施工

2.3.1 钢筋格栅施工

初支格栅纵向间距500 mm。永久格栅规格：195 mm×150 mm，临时格栅规格：195 mm×150 mm，内外侧钢筋保护层均为40 mm。开挖后基面铺设双层钢筋网（150 mm×150 mm），网片搭接200 mm，固定牢靠，铺设后安装格栅。格栅采用激光导向仪定位，安装时落脚基面要保证坚实平整，地脚用木板或泡沫砖等支垫稳妥。格栅连接采用拴接，现场严格检查保证连接牢靠。

2.3.2 喷射混凝土

采用C25早强喷射混凝土，喷射混凝土厚度300 mm。格栅安装后，立即喷射混凝土封闭。混合料搅拌采用强制搅拌机，设在车站主体结构明挖基坑边临近暗挖隧道入洞处的位置，通过输料管送至车站结构中板，用小型翻斗车运到作业面，人工装入喷射机二次搅拌，在喷头处和水混合后喷射。混凝土喷射前应清理场地，清扫受喷面，尤其应清理原有混凝土接茬面，避免附着砂土影响混凝土黏结。混凝土自下而上分段分层喷射，每次喷射厚度为边墙7～10 cm，拱部5～6 cm。分层喷射时，应在前一层混凝土终凝前进行，喷头距基面1 m左右，并应垂直于受喷面，喷射混凝土不得使用回弹料，掌握好喷射压力，保证混凝土质量。

2.4 防水施工

由于地铁工程对防水等级要求很高，按设计要求，采用技术上比较成熟的无钉孔铺设防水板施工工艺。铺设方法采用垫块焊铺法，采用厚度为2 mm的ECB塑料防水板进行全包防水处理。缓冲层采用单位质量为400 g/m2的土工布，防水板施工应根据量测数据在初期支护变形基本稳定和二次衬砌灌注混凝土施工前进行。

2.5 二次衬砌施工

2.5.1 施工顺序

出入口二衬结构按分部分段灌注混凝土的施工。先施工底板，然后搭支架立模施工边墙及顶板。混凝土采用商品混凝土，运至进料孔输送泵内，再从泵内送入二衬模型内。断面变化处二次衬砌采用端头模突变施作。

2.5.2 钢筋施工

钢筋采取在地表预制，预制好的半成品钢筋原材料用吊车吊至孔底，人工用小板车运至施工现场进行绑扎成型。仰拱防水层及保护层施作完成后进行钢筋绑扎施工，先施作仰拱钢筋，待仰拱二衬混凝土拆模后施作拱墙钢筋。仰拱钢筋绑扎采取人工直接绑扎，边墙拱部钢筋绑扎采取多功能简易台架绑扎。横向主筋连接及纵向分布筋的连接均采用搭接焊连接，受力钢筋的接头宜设置在受力较小处，钢筋接头要相互错开，在35倍D范围内接头面积占总的钢筋面积的50%。仰拱钢筋保护层及两层钢筋间距的控制：底层钢筋保护层采用砂浆垫块进行控制，双层钢筋之间的间距用马凳控制，边墙、拱部钢筋绑扎施工，利用简易台架一次性绑扎成型，然后支模浇筑混凝土，拱部钢筋绑扎时要按照设计要求预埋注浆管，以备衬砌完成后进行背后填充注浆。钢筋保护层施工：钢筋保护层用50 mm×50 mm×50 mm的迎土面、50 mm×50 mm×40 mm的背土面与二衬混凝土同标号等强度的砂浆垫块，挂设间距1000 mm×1000 mm（环向×纵向），呈梅花形交错布置。砂浆垫块采取在地表预制，预制时预埋扎丝，待砂浆垫块强度满足要求后利用砂浆垫块上的预埋扎丝与钢筋绑扎固定牢固。

2.5.3 混凝土浇筑

混凝土采用C35P8商品混凝土；混凝土坍落度控制在（140±20）mm，入模温度不得大于30 ℃，混凝土的中心温度与表面温度的差值、混凝土表面温度与大气温度的差值都不得大于25 ℃。二衬混凝土采用“双掺技术”，加入20%优质粉煤灰及抗裂（密实型）外加剂。二衬混凝土临水侧结构受力主筋净保护层厚度不小于50 mm，背水侧结构受力主筋净保护层厚度不小于40 mm。二衬混凝土泵送时所用石子的最大料径不应大于输送管径的1/4，即40 mm，吸水率为1.5%，不得使用碱性骨料，砂宜采用中砂。水平施工缝：设置在底板面上300 mm处；仰拱浇筑：采取从仰拱底部向两边对称浇筑；拱墙混凝土浇筑采取先浇筑边墙，后浇筑拱部；边墙浇筑：采取在钢管支架两侧起拱线标高位置纵向每隔3 m开一个400 mm×600 mm混凝土浇筑窗口，混凝土泵送钢管送料至支架后，通过左右分叉软管同时送至左右两侧浇筑口对称浇筑；拱部浇筑：待边墙混凝土浇筑至起拱线标高后，取掉分叉软管，用直通软管接混凝土泵送钢管把混凝土直接输送至拱部浇筑。封顶时先以两端浇筑口进料，最后用中间浇筑口进行封顶。在接近完成时，应派专人进行观察，使拱部混凝土不能多浇也不能少浇，多浇时如果不及时通知输送泵停止送料，会使组合钢模受到过大的压力而变形造成严重的后果；少浇会造成拱部二衬混凝土厚度不能满足设计厚度。一组钢管支架混凝土浇筑应从下至上分层浇筑，分层厚度为500 mm。如因其他原因间歇时应在前次混凝土初凝前完成上一层混凝土浇筑。仰拱混凝土振捣采用插入式振捣棒结合人工敲锤外模板面振捣密实，拱墙混凝土振捣采用附着式振捣器结合插入式振捣器振捣密实。插入式振捣采用Φ50 mm振固棒，振捣间距约为300 mm，振点呈梅花形均匀排列，振捣时快插慢拔，不得漏振、过振。单点振捣时间以开始振捣后不冒气泡而开始出现泛浆则终止振捣为准。泵送混凝土管内的混凝土停歇最长间隔时间不能超过45 min，混凝土浇筑完成后必须泵送清水洗管彻底。拱部混凝土浇筑时，拱部挡头板及衬砌台架中部均需留观察口，以便及时观察拱部混凝土是否灌满。

2.6 辅助施工技术

2.6.1 大管棚施工

超前大管棚设于明暗挖相接（暗挖进洞）处。管棚选用Φ108 mm热轧钢管，t=6 mm，大管棚外插角控制在3°以内，环向从拱顶与侧墙相交处布置，间距0.3 m，1号出入口大管棚加固长度为10 m，2号出入口大管棚加固长度为7 m。根据现场作业条件和施工机具性能，大管棚采用2～3 m的钢管节，对口焊接联结，外套20 cm长钢管套；在管壁上烧Φ8 mm出浆孔，0.2 m间距梅花形布设，相邻两管接头位置错开。管内注1∶1水泥浆，控制注浆压力在0.8～1 MPa，以增加管棚刚度并填充钢管与管周土体间空隙，同时对周围地层进行加固。

2.6.2 超前支护施工

超前支护施工采用d32 mm超前小导管，间距300 mm，L=2.0 m。注浆采用水泥浆，浆液配比和水灰比为1∶1。小导管注浆沿纵向每榀格栅打设一环。

（1）小导管选用d32 mm×3.25 mm的普通水煤气管，长度2.0 m。导管前端做成尖锥形封闭，尾端焊上d6 mm钢筋制成的箍。在离头部1.0 m以下每隔10～20 cm，交叉钻d6～8 mm的孔。（2）钻孔、插管：格栅架立后在格栅间采用YT-28风钻钻孔，导管沿开挖轮廓环向间距为0.3 m，外插角控制在5°左右，小导管外露20 cm以便安设注浆管路。成孔后用自制风管清孔，清孔后插入小导管。导管插入长度不小于管长的90%，尾端和格栅主筋焊接牢固。（3）导管周围封闭：插管完成后，喷射混凝土封闭支护。为堵塞孔壁与导管之间空隙，防止浆液泄漏，在导管附近喷8～10 cm厚混凝土或在孔隙处用速凝水泥封堵，封闭管口后连接管路注浆。（4）浆液配制：注浆浆液根据设计要求选用水泥浆（地层无水）。为保证注浆效果，浆液配比由现场试验确定（水灰比为1∶1）。（5）注浆：连接管路后，检查密封情况，准备开始注浆。进浆速度一般每根导管控制在30 L/min内。要求扩散直径不小于0.4 m，据此计算单孔注浆量、定量注浆。压力控制在0.5 MPa，若压力上升，注浆量没有达到设定值，则达到预定压力后持续30～60 s即可停止注浆，为防止浆液外漏，注浆后导管立即用棉纱封堵。

2.7 背后注浆施工

回填注浆分为初期支护回填注浆和二次衬砌背后回填注浆。初期支护回填注浆采用预埋d32 mm普通焊接钢管，管长0.5 m。注浆管沿拱顶布置，每断面3根。注浆浆液采用水泥砂浆，水灰比为0.5～1.0，灰砂比为1∶2～1∶2.5，注浆压力为0.2～0.6 MPa。二衬背后注浆管布置在拱顶、边墙，每断面3根，纵向间距4～6 m。在施工缝处环向背贴式止水带设注浆管2根。注浆材料选用水灰比为1∶0.4～1∶0.5的水泥浆，水泥浆中添加2%～3%的MgO微膨胀剂。

2.8 施工监测

由于该工程穿越彩云路，埋深浅，地下管线离拱顶较近。施工期间监控量测是确保洞室稳定和地表、周围管线安全的重要环节。在施工过程中主要监测项目有隧道拱顶沉降、净空收敛、地表沉降、钢筋应力、围岩土压力、土体深层水平位移和综合管廊沉降等。

3 结语

车站出入口暗挖段是在不良地质条件下修建的出入口，经监测，地表及结构沉降均满足安全性要求。在工程施工中，成功地运用浅埋暗挖中洞CRD工法，修建了浅埋暗挖平拱直墙出入口，为城市地下结构施工积累了成功经验。一方面，浅埋暗挖法在保证地面交通不中断且管线保持正常使用的前提下，同时也避免了传统工法对周围环境产生的污染。另一方面，虽然与其他地铁施工工法相比，浅埋暗挖法有它的一些优点，但是也存在一些不足之处，如喷射混凝土粉尘多、施工速度慢、机械化程度不高等。因此，要使浅埋暗挖法得到更广泛应用，还有许多问题有待进一步研究。

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