廣州地鐵明暗挖結(jié)合車站設(shè)計(jì)特點(diǎn)

姚文峰

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 武漢430063)

1 明暗挖結(jié)合車站概述

地鐵車站的總體布局應(yīng)符合城市規(guī)劃、城市綜合交通規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)和城市景觀的要求，并應(yīng)處理好地面建筑、城市道路、地下管線、地下構(gòu)筑物及施工時(shí)交通組織之間的關(guān)系。目前國(guó)內(nèi)在建或已建地鐵車站的建筑布置形式，通常采用站廳、站臺(tái)上下重疊的合建形式，需道路部分或完全封閉，采用明挖法施工，是一種適用面廣而普遍采用的建筑布置形式。地下車站及區(qū)間隧道分布于城市的主要交通干線之下，在交通繁忙、建筑物密集地段，需要減少施工對(duì)地面交通的影響，此時(shí)可采用蓋挖法施工，并宜鋪設(shè)臨時(shí)路面，采用蓋挖順作法(包括半蓋挖順作法)施工。對(duì)管線和房屋拆遷難度大、征地難度大的車站可采用大斷面全暗挖施工，但是在水文地質(zhì)條件很差，或受地下構(gòu)筑物限制時(shí)，用全暗挖法修建地下車站困難大，風(fēng)險(xiǎn)也很大。采用明暗挖結(jié)合的方法施工，車站建筑布置靈活，施工期間對(duì)交通影響較小，工程費(fèi)用相對(duì)低。

明暗挖結(jié)合車站有幾種形式:兩端明挖(或蓋挖)+中間暗挖、兩端暗挖+中間明挖、左線明挖+右線暗挖、一側(cè)站廳明挖+左右線暗挖。一般典型明暗挖結(jié)合車站的特點(diǎn)是:站臺(tái)隧道采用分離島式布置，明挖站廳設(shè)在車站兩端、中部、一側(cè)、兩側(cè)或站臺(tái)上部，兩者通過(guò)扶梯斜通道直接連接，暗挖洞室群為相互平面交叉。

2 車站特點(diǎn)

2.1 廣州地鐵6號(hào)線一德路站

一德路站位于一德路和海珠南路交會(huì)處，沿一德路大致呈東西走向，其西北側(cè)是24層的玩具批發(fā)城，南面是22層的山海城，西南是一德西路小學(xué)及禮品批發(fā)市場(chǎng)，車站西面是新建的兒童公園。車站周圍建筑密集，建筑質(zhì)量普遍較差，且多為商鋪。車站總平面圖見(jiàn)圖1。

圖1 一德路站車站總平面

一德路站處于商業(yè)繁華地段，車流量大，行人多。一德路和海珠南路均為單行道，其中一得路現(xiàn)狀道路寬15 m，規(guī)劃道路寬35 m，交通較為繁忙;地下管線較多，有排水管、給水管、電力、電信管等，但管線埋深均在地下3 m以內(nèi)，對(duì)車站埋深影響不大。埋深最大的是直徑800 mm的排水管，埋深為2.25 m;與一德路站相連接的兩端區(qū)間，采用盾構(gòu)施工，由于拆遷無(wú)法按時(shí)完成，車站的設(shè)計(jì)為先施工暗挖站臺(tái)部分，為盾構(gòu)先期通過(guò)車站創(chuàng)造條件。由于沿一德路騎樓不能拆遷，所以只能在一德路后面做站廳，在一德路下面做暗挖站臺(tái)部分。

車站布置于海珠南路和一德路交會(huì)處附近。為明暗挖相結(jié)合，在平面上為分離島式車站。車站明挖部分為明挖主體和明挖附屬兩個(gè)部分，其中主體為地下3層，地下1層為站廳層，地下2、3層為設(shè)備層，地下2層主要為變電所設(shè)備室和部分管理用房;地下3層為交通轉(zhuǎn)換廳，乘客在此通過(guò)暗挖的人行橫通道下行到站臺(tái)層，同時(shí)本層也是通風(fēng)、電纜的轉(zhuǎn)換層。

車站明挖部分外包總長(zhǎng)為61 m，標(biāo)準(zhǔn)斷面寬度為18 m，線間距為26 m，頂板覆土厚度為3 m，有效站臺(tái)中心軌面埋深為29.88 m，暗挖站臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)段寬度為32.5 m。

車站暗挖部分由2層24個(gè)空間立體交叉的洞室群組成，每個(gè)隧道洞室均為單洞，斷面有曲墻馬蹄形、直墻拱頂、矩形結(jié)構(gòu)3種形式。隧道支護(hù)均為復(fù)合式襯砌，采用全包防水層。其中人行橫通道、機(jī)械風(fēng)道、消防通道、排熱風(fēng)道和活塞風(fēng)道下穿一德路臨街騎樓(見(jiàn)圖2)。

圖2 一德路站車站暗挖站臺(tái)縱斷面

2.2 廣州地鐵6號(hào)線海珠廣場(chǎng)站

海珠廣場(chǎng)站是6號(hào)線與2號(hào)線的換乘站，位于海珠廣場(chǎng)北側(cè)，起義路、—德路、泰康路的交叉口位置，交通繁忙;站位北側(cè)為廣州市解放紀(jì)念碑、廣州賓館、廣東省展覽館以及沿街的商業(yè)騎樓;站位南側(cè)為海珠橋、海珠廣場(chǎng)東廣場(chǎng);站位以西為海珠廣場(chǎng)西廣場(chǎng)、2號(hào)線海珠廣場(chǎng)站;站位以東為五金批發(fā)市場(chǎng)、泰康城廣場(chǎng)和華夏大酒店等。車站場(chǎng)地地貌為珠江三角洲沖積平原，地勢(shì)低平，距離南側(cè)的珠江約180 m。

車站呈東北—西南走向，車站總長(zhǎng)94.4 m，站臺(tái)寬3.5 m，有效站臺(tái)長(zhǎng)度為72 m，車站為分離島式，左右線間距為26 m，軌面埋深約為33.5 m，頂板覆土厚度約為3.0 m。車站采用明挖與暗挖相結(jié)合的施工方法，即3層明挖+站臺(tái)層暗挖、東端局部5層明挖，車站明基坑長(zhǎng)66.6 m，明挖基坑采用連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。車站設(shè)置2個(gè)地面出入口、1個(gè)站廳層換乘通道和1個(gè)站臺(tái)層換乘通道(見(jiàn)圖3)。

車站站臺(tái)層暗挖隧道、橫通道、豎井、斜通道采用噴錨構(gòu)筑法施工，各部分大體情況如下。

1)縱向平行的2條站臺(tái)主隧道:線路平面主要為直線，隧道采用雙洞馬蹄形斷面，拱頂埋深約為26.22 m，距離明挖結(jié)構(gòu)底板約為4.62 m，左右線隧道凈間距14.1 m;擴(kuò)大段左右線隧道凈間距約為10.9 m(見(jiàn)圖4)。

圖3 海珠廣場(chǎng)站車站總平面

圖4 海珠廣場(chǎng)站車站縱斷面

2)橫向平行的3條橫通道:1號(hào)橫通道、2號(hào)橫通道、3號(hào)橫通道(從左到右)，3條橫通道連接左右線站臺(tái)主隧道，斷面均為帶仰拱的直墻拱形斷面。

3)左右線隧道之間的電梯豎井及電梯下人行通道:電梯井位于車站西端，通向站廳層，其斷面形式為矩形，人行通道采用帶仰拱的直墻拱形斷面。

4)左右線隧道之間的扶梯斜通道及扶梯下人行通道:扶梯斜通道位于車站中部，連接負(fù)3層和站臺(tái)層，采用馬蹄形斷面，斜通道下方設(shè)置人行通道。右線站臺(tái)隧道設(shè)置扶梯清掃通道，與扶梯斜通道連通。

3 車站施工關(guān)鍵技術(shù)

一德路站先施工暗挖站臺(tái)隧道，后施工明挖結(jié)構(gòu)及穿越騎樓的暗挖隧道。右線臨時(shí)施工豎井位于山海城的西面廣場(chǎng)，其功能是開(kāi)挖左、右線站臺(tái)隧道，完成后要回填施工豎井。豎井只有初期支護(hù)，豎井結(jié)構(gòu)采用錨桿+鋼筋網(wǎng)+格柵鋼架+噴射混凝土組成的聯(lián)合支護(hù)。車站暗挖隧道由多條相鄰隧道并列交叉組成，在設(shè)計(jì)中除要考慮單體隧道自身的穩(wěn)定性外，還要充分考慮群洞效應(yīng)，通過(guò)對(duì)主體隧道與斜通道不同的施工次序分析，確定先施工右線站臺(tái)隧道、再施工橫通道，然后施工左線站臺(tái)隧道的施工順序，機(jī)械風(fēng)道、人行通道、消防通道、排熱風(fēng)道、活塞風(fēng)道等明挖結(jié)構(gòu)施工完成之后，從明挖站廳向暗挖站臺(tái)方向施工，此方案無(wú)論對(duì)隧道施工的穩(wěn)定性還是相互影響的程度及對(duì)地面沉降的控制等方面均具有優(yōu)勢(shì)。

一德路站臨街騎樓主要為解放前興建的老舊建筑物，房屋結(jié)構(gòu)主要為磚混或磚木結(jié)構(gòu)，部分多次改建或加高，并且其基礎(chǔ)主要為天然或木樁基礎(chǔ)，施工保護(hù)困難。車站開(kāi)工后施工單位即委托具有房屋鑒定資質(zhì)的單位對(duì)受施工影響范圍內(nèi)的房屋進(jìn)行現(xiàn)狀鑒定，根據(jù)鑒定報(bào)告分析，一德路站施工期間即使在設(shè)計(jì)、規(guī)范允許范圍內(nèi)的微小振動(dòng)及沉降都可能對(duì)部分騎樓造成影響。

原方案明挖基坑距離騎樓比較近，在施工明挖基坑前，對(duì)臨街騎樓進(jìn)行拆除，并對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了優(yōu)化，明挖3層站廳改為明挖2層，站廳面積擴(kuò)大，騎樓在車站完工后復(fù)建。對(duì)暗挖洞室位置及尺寸進(jìn)行了調(diào)整，原活塞風(fēng)道與排熱風(fēng)道合并為一個(gè)洞室，機(jī)械風(fēng)道從站臺(tái)隧道上方移至下方。消防通道與扶梯通道原設(shè)計(jì)方案采用大管棚+洞內(nèi)袖閥管加固及CRD法(交叉中隔墻法)支護(hù)，在施工大管棚過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了大量的涌水涌砂。后改用地面分期加固方案，一共分三期進(jìn)行加固，先加固區(qū)域外側(cè)雙排旋噴樁止水帷幕，再加固里側(cè)旋噴樁。從加固的效果來(lái)看，受動(dòng)水的影響，淤泥層地質(zhì)旋噴樁加固效果較好，而砂層效果較差;受地下管線影響，管線投影下方的地層無(wú)法加固到位，存在加固盲區(qū)。在一期地面旋噴樁加固的基礎(chǔ)上對(duì)兩通道采用二重管無(wú)收縮WSS工法(二重管無(wú)收縮雙液注漿)(A、B或C液)進(jìn)行洞內(nèi)地層注漿加固，加固范圍為:通道開(kāi)挖輪廓線以外5.0 m。一德路站扶梯斜通道拱頂處于強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層，采用WSS注漿工藝加固，在施工過(guò)程中，加固范圍上方的800、300給水管出現(xiàn)嚴(yán)重漏水情況，導(dǎo)致加固效果不明顯。出于對(duì)施工安全性的考慮，扶梯斜通道由全暗挖改為明暗挖結(jié)合工法。原明挖風(fēng)亭所在位置的3層建筑不能拆遷，明挖風(fēng)亭向東側(cè)移動(dòng)約47 m，在原施工豎井處增設(shè)出入口。一德路站方案調(diào)整后的剖面圖見(jiàn)圖5。

圖5 一德路站方案調(diào)整后的剖面

海珠廣場(chǎng)站距離珠江較近，地下水豐富，地層主要為中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，巖體裂隙發(fā)育，稍破碎，浸水軟化，兩側(cè)站臺(tái)隧道的開(kāi)挖斷面大，且與中間人行通道的凈距較小，位置關(guān)系復(fù)雜，為控制地面沉降和減少隧道先后開(kāi)挖的相互影響，隧道開(kāi)挖采用控制爆破技術(shù)，施工方法采用CRD法、CD法(中隔墻法)或CD法+臺(tái)階法，并在小間距位置注漿預(yù)加固(見(jiàn)圖6)。隧道開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)支護(hù)、封閉成環(huán)，使支護(hù)與圍巖共同形成聯(lián)合支護(hù)體系，抑制圍巖過(guò)大變形。隧道變形穩(wěn)定后，方可拆除臨時(shí)支撐，拆撐長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)支撐軸力監(jiān)測(cè)等隧道監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)確定，以確保拆撐時(shí)隧道和周圍建筑物的安全。

圖6 海珠廣場(chǎng)站暗挖斷面接近夾持土處理

車站站臺(tái)層隧道利用5層明挖基坑進(jìn)行開(kāi)挖，主要施工步驟為:開(kāi)挖左右線站臺(tái)主隧道;開(kāi)挖3號(hào)橫通道;開(kāi)挖2號(hào)橫通道;開(kāi)挖1號(hào)橫通道、扶梯清掃通道;利用2號(hào)橫通道開(kāi)挖電梯下人行通道，利用明挖基坑開(kāi)挖電梯井;利用2號(hào)橫通道開(kāi)挖扶梯下人行通道，利用明挖基坑開(kāi)挖扶梯斜通道;利用1號(hào)橫通道開(kāi)挖站臺(tái)層換乘通道。

車站隧道初期支護(hù)均采用格柵鋼架，格柵鋼架具有制作安裝快、節(jié)省成本、施工速度快、安全效果優(yōu)等優(yōu)點(diǎn)，在暗挖法隧道中得到了廣泛應(yīng)用。格柵鋼架的剛度隨著噴射混凝土強(qiáng)度的增加而增大，可通過(guò)調(diào)整噴層厚度和縱向拱架間距等方式來(lái)調(diào)整，以適應(yīng)不同的地層，表現(xiàn)為先柔后剛，與圍巖剛度匹配，防塌、限沉效果突出。

暗挖法隧道造價(jià)高于明挖隧道，施工風(fēng)險(xiǎn)較大，但是與明挖法相結(jié)合，往往能夠取得不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益，例如海珠廣場(chǎng)站因要與廣州地鐵2號(hào)線換乘，2號(hào)線海珠廣場(chǎng)站為3層，6號(hào)線海珠廣場(chǎng)站線路埋深很深，在明挖地下約5層的深度，采用礦山法隧道施工站臺(tái)隧道，可有效減少明挖基坑深度，同時(shí)節(jié)約投資。

4 車站建成后的實(shí)際使用效果

目前，6號(hào)線海珠廣場(chǎng)站與一德路站均已投入使用，海珠廣場(chǎng)站站廳寬敞，換乘方便，使用功能合理，形式新穎、實(shí)用，站廳與站臺(tái)均有換乘通道與2號(hào)線海珠廣場(chǎng)站換乘，站廳有垂直電梯直達(dá)站臺(tái)，2個(gè)地面出入口吸引客流良好，建成投入1年多來(lái)得到了業(yè)主和廣大乘客的好評(píng)，也得到了軌道交通界專家的推崇和認(rèn)可。一德路站明挖站廳位于暗挖站臺(tái)一側(cè)，不能設(shè)置站廳直達(dá)站臺(tái)的垂直電梯，僅能通過(guò)扶梯斜通道與站臺(tái)相連，目前僅開(kāi)通1個(gè)出入口和1個(gè)臨時(shí)出入口，且都位于一德路北側(cè)，吸引客流效果不好，受拆遷影響，活塞風(fēng)道和排熱風(fēng)道暗挖段長(zhǎng)度達(dá)到約76 m，通風(fēng)效果不好。海珠廣場(chǎng)站與一德路站僅有一組公共區(qū)域的樓扶梯，暗挖扶梯斜通道風(fēng)險(xiǎn)較大，通行能力稍差。

5 結(jié)語(yǔ)

立體交叉洞群車站的建筑結(jié)構(gòu)形式，先在廣州地鐵小北站中應(yīng)用，然后在廣州地鐵6號(hào)線一德路站、越秀南等站應(yīng)用。采用分離島式明暗挖結(jié)合的車站有廣州地鐵2號(hào)線江南西站、廣州地鐵5號(hào)線火車站、廣州地鐵6號(hào)線海珠廣場(chǎng)站等，雖然這些車站是在廣州特有環(huán)境和地質(zhì)條件下建成的特殊形式的車站，但其設(shè)計(jì)理念正在逐步推廣應(yīng)用。廣州、北京等城市新建地鐵工程中相繼出現(xiàn)了不少類似的車站。地鐵車站的建筑結(jié)構(gòu)形式，具有不確定性、多樣性和靈活性的特征，應(yīng)在因地制宜的前提下，結(jié)合站址周邊環(huán)境，進(jìn)行多方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，提出經(jīng)濟(jì)、合理、可行的地鐵車站建筑結(jié)構(gòu)形式。在特定的環(huán)境下，明暗挖結(jié)合車站不失為一種合理的選擇。

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