过河类地铁车站施工方案研究

摘 要：随着我国经济的快速发展，轨道交通建设陆续展开，地铁车站作为其重要组成部分，施工极易受到周边环境、建构筑物及地下障碍物的影响。本文以郑州市紫荆山地铁车站为依托，研究过河类地铁车站的最优施工方案。

关键词：过河类地铁车站；施工方案比选；降坡盖挖；填坡分段

1 前 言

紫荆山站为郑州市轨道交通1号线和2号线的换乘车站，其中2号线的Z4区（换乘段以南区域）下穿郑州市金水河，该河为郑州市主要景观河、防汛河，故地铁车站施工期间，金水河不得断流，且仍需满足相应的防洪要求。

紫荆山站Z4区为地下四层岛式站台车站，顶板覆土厚度0.4～6m，底板埋深28.95～30.65m，为目前郑州地铁中最深的一个换乘站点。

金水河属季节性河流，水深0.2～3.0m，由于上流坝截流等，金水河在紫荆山站段的常水位在1.0m左右。据调查，金水河近100年洪水位高程为95.5m，最大洪峰流量约30m3/s。若突发洪水，河水位暴涨，可能会产生河水溢流。本工程施工期间的设计按洪峰水位高程95.5m考虑。[1]

在保证施工质量及安全的前提下，根据工期要求及环境情况，拟定了两个可行方案：

方案一：河堤降坡围堰、盖挖施工；方案二：河道填坡围堰、分段施工。

2 方案一：降坡盖挖

2.1 施工筹划

为保证整个Z4区结构不受汛期影响，能够同步施做以节省工期，本方案采用盖挖逆作法，具体表现为：枯水期将河水导流，施做河道底范围内的围护结构及结构顶板、围堰，待结构稳定后将河道改至已完成顶板上方，之后由盖挖部分两侧进行开挖顺作，施工施做车站结构。

2.2 施工工序

2.3 施工要点

1、分期导流：先期施工的顶盖板将整个场地分为南、北两个独立施工场区，致使每个场区都相对狭小。考虑到金水河在非雨季水流量较小，故顶盖板北侧设计2道挡水围堰：内围堰高2.5m，堰同南侧围堰，高4.5m。施工阶段，南侧围堰、内围堰与顶盖板同期施做，堰在2014年汛期前完成即可。保证了内、堰之间约500m2的顶盖板在堰施工前可做设备停留、材料堆放等场区使用，大大提高了施工效率。

2、挡水墙施工：盖板段围堰与盖板同期施工，为保证施工阶段顶盖板的防水效果，1m厚顶板上设置0.4m厚盖板，并与围堰连接；非盖板段围堰施做于河底处理之后进行。围堰墙趾与墙体分两次浇筑，采用钢管扣件式支架及模板系统。

3、枯水期实施围护结构及顶盖板、围堰：为确保金水河在2014年汛期能顺利防洪度汛，本工程围护结构及顶盖板、两期围堰的实施时间选择在2014年上半年枯水期进行。

4、砼管导流：围护结构地下连续墙施工阶段，由于胎膜场地、集土坑等场区均位于南岸。为满足在不断流的情况下，施工设备能南北顺利通行以完成金水河北岸围护结构，设计在河内埋设3根150m长DN1500砼管，其上回填水泥土，压实后浇筑钢砼路面并与两侧路面连接。

5、临时坝体导流：为预防用电及人员安全事故的发生，作业区范围尽可能处于不带水作业区，在围堰扩河道及围堰本体（钢筋混凝土重力墙）实施之前，采用扎口沙袋临时导流，沙袋垒放与作业区，垒放尺寸为2.5m（宽）*1.5m（高），并根据上游橡胶坝放水水量控制临时坝体的垒放尺寸。

6、河底处理：为保证非盖板段围堰的施工质量，需对其周边的河底进行处理，首先对原河底破除，清除河底长期淤积的淤泥及腐殖物，再将河底进行换填，并重新铺贴防水层及进行钢筋混凝土河底施工。[2，3]

3 方案二：填坡分段

3.1 施工筹划

本方案采用河道导流的方案，分Z4a区、Z4b区两阶段进行施工，具体表现为：第一阶段河道向南导流，北侧场地回填、施做围堰以满足Z4a区施工；Z4a区完成后，河道向北导流，南侧场地回填、施做围堰以满足Z4b区施工。

3.2 施工工序

3.3 施工要点

1、枯水期实施围堰工程：为确保金水河在汛期能顺利防洪度汛，两阶段的土体回填与加固、围堰工程实施期间均需选择在枯水期进行，即正常状况下的每年11月至次年6月期间。

2、临时坝体导流：为预防用电及人员安全事故的发生，作业区范围尽可能处于不带水作业区，在围堰扩河道及围堰本体（钢筋混凝土重力墙）实施之前，采用扎口沙袋临时导流，沙袋垒放与作业区，垒放尺寸为2.5m（宽）*1.5m（高），并根据上游橡胶坝放水水量控制临时坝体的垒放尺寸。

3、导流段河道先行拓宽：导流段河道自金水河桥底开始，桥底采用垒放沙袋对水流进行引导，拓宽段自金水河东侧开始，该段导流段先行拓宽，完成拓宽处河道边坡钢筋混凝土并达到结构龄期要求后进行对岸围堰主体工程实施。

4、河底处理：导流段及围堰范围内的河底需进行处理，破除原河底，并将河底长期淤积的淤泥及腐殖物清除，再将河底进行换填，并重新铺贴防水层及进行钢筋混凝土河底施工。

5、围堰施工：围堰体采用C30钢筋混凝土，堰体施工于河底处理之后进行，墙趾与墙体分两次浇筑，采用钢管扣件式支架及模板系统。

6、围堰内土体回填加固：钢筋混凝土防渗墙为现浇混凝土，整体性稳定性较好。但为便于重、大型设备的吊装、运输，防止塌陷，围堰内需实施回填及加固。土体回填采用分层夯实，回填高度满足设计方案要求；土体加固采用土体掺灰处理，水泥用量0.2t/m3。[2，3]

4 两方案对比分析

4.1 周边环境、地下障碍物因素

两方案在实施过程中对周边主要建构筑物均无较大影响。在实际施工中，除了通过采取控制基坑变形的深基坑施工技术措施来控制周边环境的变形外，拟借助地基加固、加强监测等措施，加强对基坑周边建构筑物的保护。地下障碍物在两方案中均可完成破除、清运工作。相比较，方案一在施工期间场地标高较低，地下障碍物距离地面较近，有利于上述工作实施。

4.2 防洪度汛因素

实际施工中，两方案均将跨越郑州市汛期，为保证施工连续性、质量稳定性，及1号线在运营阶段的安全，方案中钢砼围堰的尺寸、角度需满足《郑州市轨道交通1号线一期土建工程紫荆山站2号线穿越金水河临时工程防洪评价报告》的要求，具体内容见下表3。

两方案在施工中均满足报告中的防洪要求。相比较，方案一最小过水断面较宽，出水角度较大，有利于施工阶段防洪度汛工作的开展。

4.3 场地因素

Z4区施工阶段，1号线北侧场地作为紫荆山～黄河路区间盾构始发施工场区，东侧场地作为联络线暗挖施工场区，均无法利用。

方案二为分阶段施工，各阶段场地利用率较低，特别在第一阶段，北侧场地过小，对各道工序的正常开展造成诸多不利影响。方案一为南、北两侧同步施工，绝大部分材料堆场、加工场位于金水河南岸，北岸只需设置一临时堆场以满足各材料周转即可，故北岸场地缩减后对施工的整体影响不大。

5 结 论

综合考虑，紫荆山站2号线Z4区（过河段）施工宜选用方案一。[4]该工程已于2015年3月完工，计划年底投入运营。方案一在保证质量、安全、文明施工的前提条件下，以较高的施工效率，较快的推进速度，较小的工程造价，顺利完成了车站、风亭及出入口的施工，效果明显。

参考文献：

[1] GB50157-2003， 地铁设计规范[S].

[2] GB50299-1999， 地下铁道工程施工及验收规范[S].

[3] GB50307-2012， 地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范[S].

[4] 李建峰，郑永伟，李彬等. 地铁车站施工方案优选决策模型[J]. 西安科技大学学报，2009， 29（2）： 159-164.