地铁车站明-暗挖施工做法及环境控制探析

地铁车站明\暗挖施工做法及环境控制探析
摘要：本案例为纪实型案例，文章采用的案例分析方法是对比分析法。

目前在城市地铁车站施工中常用的施工方法有明挖法、暗挖法以及盖挖法等，各种施工方法各有优势和缺点，其中，明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点，但是对施工场地的要求较高。

暗挖法施工虽然施工风险相对较大，但其对施工场地要求简单。

这两种施工工艺是城市地铁施工中最常用到的，现对明挖法、暗挖法在施工中经常遇到的情况进行研究分析，并给出适当的解决措施以做参考。

关键词：城市地铁，车站，明挖法，暗挖法
Abstract: the case for documentary type case, this paper adopts case analysis method is comparative analysis. At present in the city subway station in common use in the construction of the construction methods are WaFa, type of method and cover WaFa, etc, all kinds of construction methods each has advantages and disadvantages, among them, the Ming WaFa has the construction is simple, quick, economic, and security advantages, but to the requirements of the construction site is higher. Type of construction method although construction risk is opposite bigger, but its construction site requirement is simple. These two kinds of construction technology is the most commonly used in urban subway construction to, the Ming WaFa, type of method in frequently encountered in the construction of the situation of research and analysis, and give appropriate measures to make reference.
Key words: the city subway, the station, Ming WaFa, type of method
一、案例正文
（一）北京某地铁车站工程简介
本工程位于北京市某条交通流量较大的道路上，车站主体位于道路中间，附属出入口位于车站东侧，通道横跨现况导行路，出口位于前人行步道上。

该工程原规划共采取两次交通导行，一期交导为主体结构施工阶段，占用道路中间段，设置两侧路段为导行路；二期交导为附属结构施工阶段，恢复一期交导所占用路段的交通，占用两侧路段用以施做附属结构。

但由于工期原因，附属结构施工已不具备二期交通导行的条件，为了不影响现况交通，采用分段明挖、分段暗挖分段进行该部位施工，此举可以减少一次交通导行，同时也实现了压缩工期目标。

（二）周边环境
出入口结构周边有两处建筑，一处3层办公楼，距离结构最近处仅为1.11m，该楼为砖混结构，条形基础；一处平房，距离结构1.5~4.36m，该房屋砖混结构，条形基础。

出入口明挖部分管线已全部改移完成，暗挖段上方仅有一条使用中的Φ800污水管，已采取了导流措施。

（三）水文地质情况
该出入口范围内的土层主要有人工填土层、粉土及圆砾卵石、卵石层，结构地基持力层主要为卵石⑤层。

卵石层最大粒径不小于580mm，一般粒径20～80mm，无地下水。

（四）出入口施工情况
出入口出口段采取明挖法施工，通道过路段采取暗挖法施工。

先行施做明挖段，待明挖底板施做完成后，在明挖段侧墙处开马头门，然后向车站方向暗挖，正式施做暗挖段正线初衬。

本工程明挖基坑深10.7m，设置两道钢支撑，采用先清槽，后架设支撑的开挖方法。

本工程暗挖通道位于卵石地层中，地层结构较不稳定，结构埋深较浅，属浅埋暗挖施工，而且暗挖结构位于交通道路下方，因此我们在选择结构施工的工法上要着重考虑到施工过程对地面沉降和地面扰动的影响，为保证工程质量以及地面安全，工程采用CRD法施工工艺，共分4个暗挖导洞，分步开挖，该施工特点适合于不良地层浅埋地段的暗挖作业，相对于其他工法，CRD法虽然繁琐但可以有效的减少施工对地面的扰动和影响，并能够保证工程的质量。

二、案例分析
（一）施工工艺分析
鉴于本工程工期紧迫，并且施工场地狭小，无法同时进行二次交通导行，以致出入口尚不具备整体明挖基坑施工条件，针对上述情况，合理安排组织施工，将该出入口工法进行调整，由原规划的全部明挖调整为分段明挖、分段暗挖来实施。

经分析、调整后有如下优势：
1.出入口与剩余主体结构同步施工，并且不占用主体结构施工的关键线路；
2.免除一次交通导行，并未对现况交通造成影响；
3.比原规划提前进入出入口结构施工阶段。

（二）施工中所遇情况及处理
由于本工程周边建（构）筑物距离结构较近，而且暗挖通道上方为现况导行路，车流量较大，故导致本工程对周边环境影响较大。

1. 围护结构变形
通过测斜仪监测的明挖段围护桩内测斜管偏移数据确定了，明挖基坑初始阶段到第一道支撑架设，受结构周边建筑及土压力影响，基坑围护结构有轻微变形，并且变形呈现一定规律性，从第一道支撑架设完成到第二道支撑架设之前，基坑围护结构变化速率增长，重点体现在两道支撑中间位置，呈现向出土方向倾斜态势。

分析：明挖基坑出现较大变形一般由两种情况所致，一是由于没有按照台阶法开挖，无规律出土，局部出土较快，导致基坑出现较大变形；二是由于钢支撑架设不及时，两层支撑体系高程落差较大，一旦钢支撑架设没有跟上，基坑下方即会出现较大变形，这种情况，一般表现为基坑呈现大肚状中间部隆起。

本工程是严格按照台阶法，分段逐层进行的，所以不是第一种情况所导致的。

而第二道钢支撑的架设是在基坑超挖之后，所以基坑变形是由第二种情况所致。

解决措施：依靠监测预警，及时了解了基坑变形情况，首先马上停止了剩余段土方开挖，并将超挖段第二道支撑补齐，间断了该部位土方作业，监测频率由2次/天调整为3次/天，对所测数据及时进行整理、分析，待变形值趋于平稳之后再次开挖剩余土方，剩余施工严格依照随挖随支护原则进行，确保钢支撑架设的及时性。

处理结果：通过及时补齐未架设的支撑，有效抑制了围护结构的继续沉降。

2. 建筑物沉降
通过现场监控量测实测数据显示，距离本工程最近建筑物（3层办公楼）自本工程开始以来，各项数值表现较为平稳，直到进行暗挖段施工后，该建筑开始出现小幅沉降。

出入口与三层办公楼最近处仅为1.11m。

分析：该建筑物距离暗挖段最近，暗挖施工分4个导洞，依次进行，初支施工次序见图1，首先施做1号导洞，纵向进尺4m时，该建筑开始呈现明显沉降，由此可见，是由于暗挖施工出土，导致该建筑下方土体出现横向挤压、偏移，最终造成结构下方土体松动、结构下沉。

图1出入口暗挖导洞施工顺序
解决措施：马上停止暗挖继续掘进，在暗挖导洞内支搭临时脚手架支撑，同时在3层办公楼与本工程结构之间，打设L型复合锚杆桩进行地层加固及隔离。

复合锚杆桩直径为Ф150mm，间距1000mm，长12m，梅花型设置。

隔离环为32×3.25mm钢管，每个长300mm。

复合锚杆桩钻孔安装三根注浆管，浆液采用水泥浆，浆液配比1：1，注浆分三次进行，扩散半径0.6m，注浆压力0.3Mpa，注浆速度10~100L/min，加固区域为西侧距楼边1.0m，南侧距楼边2.0m。

处理结果：复合锚杆桩施工完成后，监测数据开始趋于平稳，最终有效抑制了该建筑物的继续沉降。

3.地表沉降
通过现场监控量测实测数据显示，暗挖通道开挖之后，暗挖通道上方导行路的出现一定程度的沉降。

分析：原因一：由于砂卵石地层自身的不稳定性，导致地面下沉；原因二：暗挖结构上方即为现况导行路，交通繁忙，路面荷载较大，导致路面下沉；原因三：尚未开始施工之前，暗挖上方有一条横跨结构的Φ800污水管，虽然在开工之前，已对其采取了导流措施，但在倒流前，该管线存在漏水现象，对该处土体造成冲刷，催化了路面下沉速率，并且削弱了暗挖注浆加固效果；原因四：暗挖施工中，为了加快施工进度，在到达预埋注浆管位置处时，没有及时采取背后填充注浆，而是进尺超过预埋注浆管两榀后，才开始进行注浆加固，没有及时固化结构上方土层，导致路面下沉。

解决措施：方法一：采取地面注浆加固。

对暗挖段上方土体采取注浆加固处理，使得该部位土体粘结、固化，最终可以达到抑制地表继续下降效果。

方法二：处理原理同方法一一致，同样通过注浆加固对该区域土体进行处理，只是换做洞内加固。

鉴于本工程自身的特殊性，暗挖段上方即为现况导行路，车流量较大，并且导行路两侧均为施工区域，无法进行交通导行，故导致方法一无法实现。

只能选取方法二进行处理，首先在原路面上方铺设t=20mm通长厚钢板，用以分散路面荷载，同时停止继续暗挖施工。

考虑到已完成段背后注浆浆液已凝结成形，无法进行二次补浆，故对未采取背后注浆段重新布置注浆管，注浆管长1.5m，为钢质花管，先掏挖1榀格栅宽度，然后向已完成段30°方向拱顶位置打设4根注浆管，之后施做止浆层，待止浆层固化以后及时注入双液浆，剩余未完成暗挖段，调整注浆管间距，间距由3m调整为2m，每完成2m初支即刻进行背后填充注浆，同时将浆液更换为双液浆。

处理结果：通过调整背后填充注浆频率、浆液，有效抑制了导行路进一步沉降趋势。

三、总结
本案例是一个结合周边环境因素成功选取施工工艺的典型，主要阐述了明、暗挖施工工艺在地铁车站施工中的实际应用，并列举了实施过程中的一些注意事项和给出较为合理的处理措施。

本案例所提供的预警依据均来自实测的监测数据，当明挖基坑超挖、支撑架设不及时时，马上造成围护结构变形；暗挖通道，当背后注浆没有及时跟上暗挖进尺速度时，立即引起了周边构建筑物的沉降。

由此可见，每一道施工工序都必须严格按照规范进行，切不可为了追赶工期而擅自更改施工步骤，跳序施工，最终得不偿失，更有甚者将会付出惨痛的代价。

综上所述，一个成功的项目案例，可以将以前忽视的因素再次重视起来，将更为完善的技术、措施成功运用到下一个项目当中，为之后项目的安全、优质、高效积累经验，最终达到提升项目管理高度，减少安全事故，降低施工风险，提高工程质量，减少资源浪费等目的。