深圳地鐵3號(hào)線西延段區(qū)間施工工法研究

潘紅兵

中鐵隧道集團(tuán)三處有限公司，深圳 518052

深圳地鐵3號(hào)線西延段區(qū)間施工工法研究

潘紅兵

中鐵隧道集團(tuán)三處有限公司，深圳 518052

本文以深圳地鐵3號(hào)線西延段區(qū)間的特點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合該段區(qū)間線路的周邊環(huán)境與地質(zhì)條件，結(jié)合工程造價(jià)和施工工期的要求，討論不同條件下地鐵區(qū)間施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，有針對(duì)性地選擇施工工法。

地鐵；區(qū)間；工法

1.概述

深圳市軌道交通龍崗線（3號(hào)線）工程的全線是由福田區(qū)的益田村至龍崗的雙龍，總長(zhǎng)約41公里，設(shè)車站30座。分兩期建設(shè)，一期工程（即在建段）由紅嶺至雙龍，線路長(zhǎng)約32.86公里，設(shè)車站22座。二期工程（即西延段）工程由益田至紅嶺，線長(zhǎng)約9公里，設(shè)車站8座。預(yù)計(jì)2011年6月30日建成通車。

深圳地鐵3號(hào)線西延段全線均在福田區(qū)范圍內(nèi)敷設(shè)，線路南起益田村，沿民田路北上，至紅荔路后東行，順紅荔路東行至深圳圖書館附近與在建工程紅嶺站相接，均為地下線。地下區(qū)間隧道線路總長(zhǎng)6856.649m，左、右線隧道總長(zhǎng)：13717.874m。其中正線（右線）隧道：明挖法隧道線路長(zhǎng)度為349.403m，占總長(zhǎng)2.5%；盾構(gòu)法隧道線路長(zhǎng)度為12207.211m，占總長(zhǎng)89.0%；礦山法隧道線路長(zhǎng)度為1161.26m，占總長(zhǎng)8.5%。

各地下區(qū)間分別如下：

（1）益田站～石廈站區(qū)間隧道（簡(jiǎn)稱：益石區(qū)間）及一座聯(lián)絡(luò)通（通道內(nèi)設(shè)泵房），左、右線分別長(zhǎng)724.22m、729.38m，單線隧道總長(zhǎng)為1453.6m。

（2）石廈站～購(gòu)物公園站區(qū)間隧道（簡(jiǎn)稱：石購(gòu)區(qū)間）及一座聯(lián)絡(luò)通道，左、右線分別長(zhǎng)923.289m、923.17m，單線隧道總長(zhǎng)為1846.459m。

（3）購(gòu)物公園站～福田站區(qū)間隧道（簡(jiǎn)稱：購(gòu)福區(qū)間）及一座聯(lián)絡(luò)通道，左、右線分別長(zhǎng)640.622m、640.65m，單線隧道總長(zhǎng)為1281.272m。

（4）福田站～少年宮站區(qū)間隧道（簡(jiǎn)稱：福少區(qū)間）及2 座聯(lián)通道（其中1 座在通道內(nèi)設(shè)泵房），軌排井及中間風(fēng)井。左、右線分別長(zhǎng)1341.138 m、1321.75 m，單線隧道總長(zhǎng)為2662.888m。

（5）少年宮站～蓮花二村站區(qū)間隧道（簡(jiǎn)稱：少蓮區(qū)間），左線全長(zhǎng)580.461m；右線全長(zhǎng)579.799m。隧道總長(zhǎng)1160.26m。

（6）蓮花二村站～華強(qiáng)北站區(qū)間隧道（簡(jiǎn)稱：蓮華區(qū)間）及3 座聯(lián)絡(luò)通道（其中1 座在通道內(nèi)設(shè)泵房），中間風(fēng)井及風(fēng)機(jī)房，華強(qiáng)北站～中心公園站出入線（設(shè)泵房1 處）。左、右線分別長(zhǎng)1658.018 m、1657.9m，隧道總長(zhǎng)為3315.918m。出入線長(zhǎng)398.403m。

（7）華強(qiáng)北站～上步中路站區(qū)間隧道（簡(jiǎn)稱：華上區(qū)間）及1 座聯(lián)絡(luò)通道，左、右線分別長(zhǎng)688.672 m、699.2m，單線隧道總長(zhǎng)為1387.872m。

（8）上步中路站～紅嶺站（本次設(shè)計(jì)終點(diǎn)）區(qū)間隧道（簡(jiǎn)稱：上紅區(qū)間），左線全長(zhǎng)304.805m；右線全長(zhǎng)304.80m。單線隧道總長(zhǎng)為609.605m。

（9）華強(qiáng)北站～中心公園站出入線雙線隧道長(zhǎng)398.403m。其中與正線（右線）合建為三線隧道段長(zhǎng)度315.11m，出入線左、右合建為雙線隧道段長(zhǎng)度83.293m。

2.區(qū)間工法綜合性分析

2.1 周邊環(huán)境

地鐵3號(hào)線西延段全線均在福田區(qū)范圍內(nèi)敷設(shè)，線路南起益田村，沿民田路北上，至紅荔路后東行，順紅荔路東行至深圳圖書館附近與在建工程紅嶺站相接，均為地下線。沿線大多建筑物密集，高樓聳立，商業(yè)繁榮，人流密集，道路縱橫交錯(cuò)（主要道路有石廈二街、石廈北二街、富民路、濱河大道、民田路、福華四路、福華三路、福華一路、深南大道、福中三路、福中路、福中一路、紅荔西路、彩田路、皇崗路、紅荔路、華富路等），地面交通繁忙。深圳地鐵1 號(hào)線、4 號(hào)線、廣深港客運(yùn)專線、福田河河道穿行其間并橫跨地鐵3號(hào)線西延段區(qū)間線路；隧道上方及道路兩側(cè)建筑物密集，特別是在益田村站～石廈站段穿越石廈村居民自建房、地面建筑物密集。線路沿石廈二街及石廈北二街路行進(jìn)，路面交通繁忙，地面道路狹窄,地下管線縱橫、施工場(chǎng)地布置較困難。同時(shí)該段線路臨近深圳黃埔學(xué)校小學(xué)和中學(xué)部、深圳兒童醫(yī)院、深圳少年宮、深圳圖書館、深圳中心公園等公益場(chǎng)所及文衛(wèi)單位。沿線居住小區(qū)密布，客流十分集中?？梢?jiàn)，本段區(qū)間隧道是地鐵3號(hào)線全線工程難度及風(fēng)險(xiǎn)最大的地段，尤其是益田村站～石廈站區(qū)間，地表建筑物密集，整段區(qū)間隧道下穿4～9 層房屋約29 棟，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)走訪調(diào)查，隧道穿越的建筑物除2棟房屋有深約9～10m 的樁基礎(chǔ)外，其余均為整體擴(kuò)大基礎(chǔ)（均為居民自建房，無(wú)準(zhǔn)確資料可收集）。施工時(shí)必須采取切實(shí)可行、強(qiáng)有力的工程措施，妥善處理地鐵與既有建筑的關(guān)系，確保施工及運(yùn)營(yíng)期間地鐵和既有建筑物的安全。

2.2 地質(zhì)概況

1）益田站～石廈站區(qū)間

該段區(qū)間主要在石廈村房屋群及石廈北二街穿行，區(qū)間周邊環(huán)境復(fù)雜。隧道所處地層主要為砂質(zhì)、礫質(zhì)黏土<6-2>，全風(fēng)化花崗巖<12－1>，強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（土柱狀）<12－2－1>中通過(guò)。地下水主要為第四系孔隙水、基巖裂隙水。工程地質(zhì)條件較差。

2）石廈站～購(gòu)物公園站區(qū)間

區(qū)間隧道通過(guò)的地層大多為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖<12-2>、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（土柱狀）<12－2－1>，全風(fēng)化花崗巖<12-1>，地質(zhì)條件較差。在石廈站端Z（Y）CK4+379.63 ～+592 段長(zhǎng)212.37m 隧道在花崗巖強(qiáng)～弱風(fēng)化中穿過(guò)，隧道拱頂局部在花崗巖殘積土層中，地質(zhì)條件相對(duì)較好。

3）購(gòu)物公園站～福田站區(qū)間

該段區(qū)間主要沿民田路敷設(shè)（橫穿深南大道），地下構(gòu)筑物較多（主要有電力電纜隧道、地鐵1 號(hào)線區(qū)間盾構(gòu)隧道、城際線等），地面交通繁忙。隧道基本上都在全風(fēng)化花崗巖<12－1>、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（土柱狀）<12－2－1>、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖<12-2>中通過(guò)。工程地質(zhì)條件較差。

4）福田站～少年宮站區(qū)間

區(qū)間隧道大多在強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（土柱狀）<12－2－1>，全風(fēng)化花崗巖<12-1>地層中通過(guò)，工程地質(zhì)條件較差。在少年宮站進(jìn)站端Z（Y）CK7+491.82～+566 長(zhǎng)74.18m 范圍區(qū)間隧道穿越地層為強(qiáng)～微風(fēng)化，工程地質(zhì)條件較好。

5）少年宮站～蓮花二村站區(qū)間

區(qū)間隧道穿越地層均為中～微風(fēng)化花崗巖地層，工程地質(zhì)條件較好。

6）蓮花二村站～華強(qiáng)北站區(qū)間及華強(qiáng)北站～中心公園停車場(chǎng)出入線

隧道大多在砂質(zhì)礫質(zhì)黏土<6-2>、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（土柱狀）<12-2-1>、全風(fēng)化花崗巖<12-1>地層中通過(guò)，工程地質(zhì)條件較差。在蓮花二村站出站端Z（Y）CK8+505.4～Z（Y）CK8+761.71段長(zhǎng)256.31m，洞身穿越花崗巖強(qiáng)～微風(fēng)化層，局部穿越花崗巖殘積土及全風(fēng)化地層，隧道開挖面上軟下硬，下部的中～微風(fēng)化花崗巖強(qiáng)度很高。

7）華強(qiáng)北站～上步中路站區(qū)間

區(qū)間隧道穿越的地層主要為粉細(xì)砂層<3-2>、中粗礫砂層<3-3>、砂質(zhì)、礫質(zhì)黏土<6-2>、全風(fēng)化花崗巖<12-1>、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（土柱狀）<12—2—1>地層中穿過(guò)。地質(zhì)條件差。

8）上步中路站～紅嶺站區(qū)間

區(qū)間隧道穿越的通過(guò)的地層主要為花崗巖殘積土及全、強(qiáng)（土柱狀）風(fēng)化地層，地質(zhì)條件較差。總之，本段區(qū)間隧道所處的周邊環(huán)境較復(fù)雜，工程及水文地質(zhì)條件差，必須選擇與之相適應(yīng)的施工工法和輔助工程措施，才能保證施工安全，減少對(duì)環(huán)境的破壞，保證施工工期。

2.3 施工方法

施工工法對(duì)結(jié)構(gòu)的確定和地鐵土建工程造價(jià)有決定性影響。

施工工法的選定，一方面受沿線工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、環(huán)境條件（地面建筑物和地下構(gòu)筑物的現(xiàn)狀、道路寬度、交通狀況）等多種因素的制約，同時(shí)也會(huì)對(duì)工程的難易程度，工期，造價(jià)，運(yùn)營(yíng)效果等產(chǎn)生直接的影響。

由于采用盾構(gòu)法較礦山法施工具有施工風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小、對(duì)房屋基礎(chǔ)保護(hù)相對(duì)較好、地面沉降控制較好、對(duì)環(huán)境的影響較小、工程投資較省等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)沿線區(qū)間的周邊環(huán)境、工程及水文地質(zhì)條件， 雖然采用盾構(gòu)法施工也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)和不可預(yù)見(jiàn)性，但只要在施工前，對(duì)地層條件、周邊環(huán)境進(jìn)行充分的調(diào)查研究；對(duì)各種可能遇見(jiàn)的情況，做好應(yīng)急處理措施；根據(jù)地層條件和周邊環(huán)境選擇合適的盾構(gòu)機(jī)和配置合理的盾構(gòu)刀盤和刀具，控制好盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)參數(shù)，以上采用盾構(gòu)施工的缺點(diǎn)就可以克服和弱化，可以較好地避免在該段區(qū)間采用礦山法存在的風(fēng)險(xiǎn)和施工難度。

由于少年宮站～蓮花二村站區(qū)間隧道穿越地層均為中～微風(fēng)化花崗巖地層，工程地質(zhì)條件較好，采用礦山法施工。

其余區(qū)間隧道均采用盾構(gòu)法施工（其中有3個(gè)區(qū)間隧道局部有穿越微風(fēng)化地層段，采用礦山法通過(guò)車站端頭完成隧道開挖及初支施工，盾構(gòu)通過(guò)時(shí)拼裝管片）。

3.地鐵三號(hào)線西延段區(qū)間工法選擇的主要控制因素

3.1 周邊環(huán)境

益田站～石廈站區(qū)間下穿石廈村房屋建筑群，大部分上部為框架結(jié)構(gòu)，下部為淺基礎(chǔ)（少數(shù)為樁基礎(chǔ)），為確保施工安全并減少隧道施工對(duì)周邊環(huán)境的影響，故選擇盾構(gòu)法施工。

益田站～石廈站區(qū)間石廈站端，天虹商場(chǎng)地下室基坑錨索侵入隧道范圍，采用盾構(gòu)掘進(jìn)較困難，故選擇礦山法開挖，截除錨索后盾構(gòu)空推拼裝管片的方式施工。

購(gòu)物公園站～福田站區(qū)間下穿地鐵1號(hào)線隧道，且地鐵1號(hào)線已處于運(yùn)營(yíng)階段，兩者之間凈距最小為1.2m，為確保施工安全并減少對(duì)地鐵1號(hào)線運(yùn)營(yíng)的影響，故選擇盾構(gòu)法施工。

尚有大部分沿現(xiàn)狀道路下穿，為減少對(duì)地面交通的影響，故選擇暗挖法施工，由于盾構(gòu)法能更好控制地表沉降，故一般選擇盾構(gòu)法而不是礦山法。

3.2 地質(zhì)條件

表1 深圳地鐵3號(hào)線西延段區(qū)間工法一覽表

從西延段沿線地層情況及特性看，幾種工法多能普遍使用，但由于已選擇盾構(gòu)法作為最主要的工法，所以隧道穿越硬巖的強(qiáng)度成為衡量工法選擇恰當(dāng)與否的重要指標(biāo)，一般通過(guò)線路縱坡調(diào)整避開隧道硬巖，最典型的是蓮花村站～華新站區(qū)間，對(duì)線路調(diào)整難于避開硬巖地段，主要考慮礦山法開挖盾構(gòu)空推拼裝管片的方式，其中數(shù)段區(qū)間均有類似情況，若硬巖強(qiáng)度稍低或范圍稍小，則選擇盾構(gòu)直接通過(guò)的方式施工，比較典型的是福田站～少年宮站區(qū)間，另外一個(gè)需要考慮重要因素是球狀風(fēng)化體的分布，主要由承包商根據(jù)球狀風(fēng)化體的分布及特性，結(jié)合自身盾構(gòu)機(jī)配置和施工水平，采取地面爆破或沖孔清除，或者選擇盾構(gòu)直接通過(guò)的方式施工。

少年宮站～蓮花村站區(qū)間由于隧道穿越地層主要為中微風(fēng)化花崗巖，地質(zhì)條件較好，故選擇礦山法施工。

3.3 工程造價(jià)

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)類似工程的情況統(tǒng)計(jì)，一般來(lái)說(shuō)，明挖法隧道造價(jià)比礦山法及盾構(gòu)法隧道造價(jià)相對(duì)較低。明挖隧道的造價(jià)受線路埋深影響較大，所以西延段只考慮在線路埋深較淺以及其他暗挖法隧道難于實(shí)施的情況選擇明挖法，其中包括出入段線隧道及蓮花村站～華新站區(qū)間配段。

3.4 施工工期

一般來(lái)說(shuō)，盾構(gòu)隧道施工進(jìn)度較快，約180m/月，西延段工期較緊，普遍選擇盾構(gòu)法施工，但也存在實(shí)際施工過(guò)程中，由于各種原因盾構(gòu)法不能確保工期的條件下，選擇礦山法代替盾構(gòu)法施工的情況，比如石購(gòu)區(qū)間。

3.5 施工場(chǎng)地

通紅區(qū)間原設(shè)計(jì)考慮盾構(gòu)法施工，后由于無(wú)法落實(shí)盾構(gòu)始發(fā)場(chǎng)地，故改為礦山法施工。

4.地鐵三號(hào)線西延段區(qū)間工法選擇的結(jié)論

施工工法對(duì)結(jié)構(gòu)的確定和地鐵土建工程造價(jià)有決定性影響。

施工工法的選定，一方面受沿線工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、環(huán)境條件（地面建筑物和地下構(gòu)筑物的現(xiàn)狀、道路寬度、交通狀況）等多種因素的制約，同時(shí)也會(huì)對(duì)工程的難易程度，工期，造價(jià)，運(yùn)營(yíng)效果等產(chǎn)生直接的影響。

由于采用盾構(gòu)法較礦山法施工具有施工風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小、對(duì)房屋基礎(chǔ)保護(hù)相對(duì)較好、地面沉降控制較好、對(duì)環(huán)境的影響較小、工程投資較省等優(yōu)點(diǎn)。所以選擇盾構(gòu)法作為西延段施工的首選工法，對(duì)地質(zhì)條件總體較好的區(qū)間，則選擇礦山法施工，若局部隧道侵入硬巖或地下構(gòu)筑物侵入隧道范圍內(nèi)，則根據(jù)具體情況選擇礦山法開挖盾構(gòu)空推拼裝管片的方式施工。在盾構(gòu)法或礦山法隧道難于實(shí)施的情況，比如線路埋深較淺，則選擇明挖法施工。

深圳地鐵3號(hào)線西延段區(qū)間工法選擇情況匯總?cè)绫?

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.023