地铁车站盾构法与矿山法联合施工技术刘永强

地铁车站盾构法与矿山法联合施工技术刘永强

刘永强

刘永强

中交隧道工程局有限公司北京100102

摘要：在城市地铁站施工中，要求做到安全快速，并且要对环境的影响缩到最小，而盾构法恰恰满足这一要求。因此被广泛运用于城市地铁车站施工中，并且成为我国地下铁道建设中一个重要的施工方法。在实际地铁车站施工过程中，盾构法和矿山法的联合施工，可以极大的减少工程造价，缩短工期，并且有良好的技术经济效益，下文将针对二者结合使用的技术要点进行简要分析。

关键词：盾构法；矿山法；技术分析

随着我国经济的不断攀升，综合国力的不断提升，对社会主义现代化的建设提出了更高的要求，而解决基本的交通问题，就成了经济发展的基础问题。为解决这一问题，我国已经有不少的城市开始加快城市轨道交通的规划，并且投入实际的计划施工中。这一现象在北京、上海、重庆、天津等经济发展良好的城市表现尤为明显。这些城市的经济迅速发展，商业交通繁忙，而且在地表上有许多的建筑物，所以对城市地铁施工的局限较大，最佳的办法就是暗挖法施工。在众多的城市建设中，城市地铁工程属于耗费时间及费用均相对较多的一项工程。因此结合实际情况，要想加快地铁建设的速度，并且有效的节省投资，应该优化施工技术，达到降低工程造价和缩短工期的目的。

1.盾构法与矿山法的联合施工的技术优势

在很多的地铁车站都采用单层三跨隧道结构，依照这一特点，首先考虑采用盾构法在两侧隧道施工，再采用矿山法在隧道中段进行施工。盾构法与矿山法的联合实施，存在以下几点技术优势：（1）采用盾构法，两端明挖车站可作为工作竖井，两侧车站隧道在施工中不用降水；（2）矿山法对中段隧道施工，为了充分利用土体作用而采用长台阶施工，由于地下水位一般在轨顶上方3m左右，处于上台阶下方，故在施工中的上台阶也不用降水；（3）对于中段隧道的施工，由于有两侧的隧道结构作为支撑，所以宽度为12m、高度约为10m的大断面仅仅需要上下两个台阶即可完成。结合实际地下水的情况，对于下台阶结构可采取明排法或者洞内降水，既减少降水量，又可把对地面环境的破坏减到最小；（4）施工中经过特殊设计的管片因为可重复利用的特性，所以很少造成施工中的废弃物，这样一来，不仅降低整个工程造价，也在某种程度上加快了工程的进度。

2.地铁车站盾构法施工隧道结构

2.1确定隧道内径

地铁车站盾构隧道的内径由客流人员从站台进入车厢的建筑物的高度、区间隧道盾构机能够从车站盾构隧道两方面影响。

根据《地下铁道设计规范》，5.0m左右的高度便满足要求。同时，经过多方位分析，选用区间隧道与车站隧道在45°位置相切进入可在最大程度上增加隧道净空但又不加大隧道埋深。

2.2管片分块与隧道结构形式

2.2.1盾构隧道管片理论分块设计

参照左线车站隧道的工作，考虑隧道的结构，便于拆除，分析最大重量等多方面因素，10块管片即可组成每环的结构。

2.2.2管片结构形式与拼装

（1）管片结构形式

考虑到隧道结构要合理受力，又便于拆除拼装，考虑每环结构厚度均为350mm的A型、B型、C型三种管片。在施工中，需要经过试验确定设计参数，这些参数直接影响盾构施工时的拼装效率和结果。例如图1中a、b两个设计参数。

图1管片结构形式示意图

（2）管片拼装

在车站盾构隧道施工中，考虑到有一部分管片需进行拆除，在设计时，可以考虑每环管片用两段基本圆弧组成，而圆弧的结构部分则采用直线型。例如90°以内的管片则在道内中柱都结束后及中段隧道进行拆卸。

2.3矿山法施工在车站中段站台

在中段的设计中采用拱结构，是考虑到站台层的实际情况以及其建筑空间的大小、美观方面的要求，要考虑拱脚处可能产生的水平外推力和隧道结构的对称性后对隧道底部或顶部拱进行设计。经过详细的结构计算分析以及对比，得出以下结论：均采取半径为10m的圆弧来设计隧道上下拱，在两侧中采用间距6m的钢筋混凝土结构柱为宜。

3.施工组织与安排

3.1施工方法

采用锚喷法对竖井进行施工，在进行一衬结构施工时，要以横向钢支撑为支护作为辅助，到盾构隧道施工结束之后，对二衬结构采用“正做法”把钢支撑拆掉。在施工前一个月，需要进行降水。

3.2盾构法隧道施工

在盾构法隧道的施工中的步骤较多，例如盾构机掉头施工、正常的掘进施工、盾构机井下调试组装等环节。考虑到节省盾构机的摊派费用，所以应尽可能的采用一台盾构机解决多次解体和转场问题。

3.3中段站台隧道施工

采用矿山法来施工对站台隧道进行施工，这一过程与矿山法中侧洞法施工中的中洞施工相类似。在进行具体施工时，可配合已经完成的盾构隧道，采用长台阶法进行施工。尽可能增长台阶长度以配合施工的组织，而且考虑到施工时会有出现地下水的问题，应该实施排水，保证隧道的干燥环境。

3.4中柱施工

这个阶段的施工相对来说比较简单，直接运用常规方法，结合之前设计好的管片施工即可。

3.5效益分析

通过观察某一车站的实际施工周期发现，其预计工期为13个月，采用盾构法和矿山法联合施工后，明显缩减了工程建设周期，而且也有效的降低了工程造价，最为重要的是车站的整体结构工程的质量明显提高。综合以上三个方面，认为该方法切实可行，并且方法技术先进，经济效益良好，所以建议推广使用。

4.地铁车站施工防漏控制要点

4.1渗漏的原因

渗漏的影响因素一般可分为以下几个方面：

一是围护结构在施工质量上不过关；二是在基坑开挖过程进行时，没有很好的封堵围护结构渗漏水的部位；其次在施工缝和诱导缝等相关的位置上没有做出正确的处置；还有外包防水层在施工质量上不合格。

基于以上几种原因，都可以对整个车站的防水施工效果造成影响，所以应该高度重视，在相邻幅槽壁要做好清刷工作，保证接缝处的完整。在基坑开挖的过程里，要减小围护结构水平位置上的移动，减短基坑的无支护暴露时间。严格要求外包防水层符合设计要求。更要重视主体结构的自防水。在施工前应该实施有效的预防机制，而在施工当中应该及时检查止水带的完整性，严格控制混凝土的各项指标符合设计要求，在凝结后一定要使用塑料薄膜进行保护。参考采用浸水养护等类似的方法，保证结构顶板上主体结构自防水功能的完好。

结语

实践证明，采用联合法施工的地铁车站，最重要的是在于各个部分之间的结合。即在采用了盾构法的隧道结构与矿山法隧道结构拱脚相交处以及中柱的结构设计，同时又要考虑如何实现设计意图。如果不能很好的对

二者进行结合，及时解决出现的关键问题，则隧道结构的稳定性以及安全性都得不到保证。本文通过查阅相关技术资料，通过计算和初步的试验，基本上找到了解决问题的方法。根据上文所述的讨论结果，采用盾构法和矿山法联合施工，不仅可以缩短工程的建设周期，可以显著的减少工程费用，尤其在地铁车站结构工程质量方面得到了明显的提高。所以，所以认为这种联合施工方法，技术先进，可以有效解决隧道结构的稳定性以及防水性能。所以推荐相关单位在实际的工作中采用此种方法。当然，技术需要不断的学习和完善，更需要相关施工人员的积极深入的探索，找出适地适宜的方法来施工，才能保证在地铁车站施工工程中的安全问题和施工的质量问题。

参考文献

[1]乐贵平.地铁车站盾构法与矿山法联合施工技术.市政技术,2003,(21).

[2]GB50010-2002.混凝土结构设计规范.

[3]GB50108-2001.地下工程防水技术规范.

[4]GB50007-2002.建筑地基基础设计规范.