胡永利1，解庆贺2，徐 磊3
（1．济南轨道交通集团有限公司，山东 济南 250101；2．中国建筑第八工程局有限公司，上海 200136；3．中铁十四局集团有限公司，山东 济南 250002）
[摘要]基于一次扣拱暗挖逆作法在北京地铁14号线大望路站的应用，针对一次扣拱暗挖逆作法应用中的难点，对工法特点、主要施工步序及注意事项进行简要介绍，重点分析导洞施工步序调整对地表沉降及导洞位移的影响规律。实践研究表明，一次扣拱暗挖逆作法可降低施工风险，充分利用开挖空间，保证了车站的施工质量。
[关键词]地下工程；车站；逆作法；暗挖法；施工技术
[中图分类号]U455.3 [文章编号]1002 -8498( 2016) 09 -0102 -04
0 引言
一次扣拱暗挖逆作法（又称一次性扣拱暗挖逆筑法、一次扣拱法）是在北京地铁黄庄站修建中提出的一种用于修建地铁车站的暗挖新工法。此工法可在导洞内实现底板和顶拱的一次施作，从而较早形成由顶拱、边桩、中柱和底板组成的稳定受力体系，进而实现整个车站的逆作施工，克服传统暗挖工法开挖分块多、转换次数多、废弃量大、作业空间小，施工效率底、安全性差等不足。以北京地铁14号线大望路站为工程背景，简要介绍一次扣拱暗挖逆作法的施工流程及重点施工工艺。
1 工程概况
北京地铁大望路站为地铁14号线与既有地铁1号线及规划地铁R1线的换乘车站。14号线车站与1号线车站呈L形。本车站为岛式站台，有效站台宽度14. 1m，车站总长215. 5m，车站净宽21. 7m，轨顶标高13. 336m（地表标高36. 200m）。车站共设置4个出人口、2个风道及1个换乘通道。车站标准段主体为双层三跨拱顶直墙结构，采用一次扣拱暗挖逆作法施工，上导洞采用中隔壁法施工，下导洞采用双侧壁导坑法施工。大望路站采用南北对挖施工方式，以加快施工进度。南侧在临时施工通道内进入车站双层段主体向北施工，北侧从2号风道内进入车站双层段主体向南施工。大望路站结构横剖面如图1所示。
2 施工工艺流程
一次扣拱暗挖逆作法可在导洞内实现一次扣拱，从而尽快形成由顶拱、边桩、中柱和底板组成的竖向稳定受力结构，进而安全实现整个车站的逆作法施工，克服了传统暗挖工法开挖分块多、转换次数多、废弃量大、作业空间小、施工效率低、安全性差等不足。一次扣拱暗挖逆作法主要施工步序如下。
1)在车站两端施作竖井及横通道，在横通道内采用中隔壁法和双侧壁导坑法形成上、下4个大导洞。
2)在导洞内施作底纵梁及底板、边桩、钢管柱、顶拱，形成2个各自封闭的竖向受力结构。
3)施作中拱拱顶初支及二衬，形成3跨顶拱，有利于下一步的逆作法施工。
4)在顶拱保护下机械开挖土体至中板板底标高，施作站厅层的侧墙及中板，中板浇筑完成后向下继续开挖土体至车站底板，施作垫层、敷设结构防水层后施作下部侧墙及结构底板，完成车站的主体结构。
2.1 导洞施工
导洞施工前，需在平站2号风道及临时施工通道内施作超前管棚，形成保护壳，以保障导洞施工安全。从2号风道和临时施工通道内对向打设ɸ127mm×8mm超前管棚，管棚采用非开挖铺管技术一次施作，间距350mm，钢管内灌注水泥砂浆。车站主体结构上导洞及中拱的南、北两端超前管棚长均为85m，下导洞的南、北两端超前管棚长均为40m。因车站2号风道至临时施工通道之间的双层段长度为161. 4m，故车站上导洞及中拱实现管棚全覆盖，超前支护效果优于下导洞。
管棚打设完成后，因车站未实现降水，故按先施工上导洞后施工下导洞的施工顺序进行导洞施工，施工过程屯严格按照“管超前，严注浆，短开挖，强支护，快封闭，勤量测”方针施工。
2.2边跨竖向支撑体系施作
导洞施工完成后，即着手二衬施工。首先，分段破除边跨导洞的中隔壁，施作防水，之后进行边跨底板施工。边跨底板施工完成后，通过上导洞施作边桩、钢管柱、冠梁、顶拱。顶拱二衬模板采用分离式台车，可加快施工进度、保证二衬浇筑质量。
2.3 中拱初支及剩余二衬结构施工
当边跨竖向稳定支撑体系形成后，开始中拱施工。因中拱上方土体已被扰动，故中拱初支施工时需加强防坍塌措施，确保施工安全。利用边跨顶拱的台车浇筑中跨二衬顶拱，之后进行站厅层土体的开挖、中板及站厅层侧墙的二衬施工。
站厅层结构完成后，进行站台层土体的开挖、中跨底板和站台层侧墙的施工，从而完成车站双层段的二衬施工。
3 施工注意事项
3.1 导洞施工步序优化
一般情况下，上部地层的稳定性比下部差，下导洞先行优于上导洞先行。大望路站导洞施工原方案即采用“先下后上”的施工步序进行开挖。若达到降水效果再进行大望路站下层导洞的施工，将严重影响施工工期。经分析，导洞亦可采用“先上后下”的施工步序，施工导洞原设计开挖步序与调整后的施工步序如图2所示。
大望路站按照“先上后下”的施工步序完成导洞施工后，上、下导洞间土体仿若处于悬空状态，为保证下导洞开挖安全，需在已完成上导洞内采取深孔注浆措施加固上、下导洞间土体。
将导洞施工步序调整前后引起的地表沉降及导洞位移进行对比分析。
1)步序调整前后地表沉降对比分析 通过模拟分析，得到不同步序施工引起的地表沉降曲线如图3所示。
由图3可以看出，一次扣拱暗挖逆作法导洞施工步序调整前后引起地表沉降差值最大为
4. 25 mm，仅占原设计步序施工引起地表相应点沉降总值的4. 6%，且调整后施工步序引起的地表沉降相比于步序调整前施工引起的地表沉降略显均匀，这与导洞施工步序调整前后所产生的群洞效应影响不同有关。单从控制地表沉降角度考虑，此工法步序调整前后对地表沉降的影响相差不大。
2)步序调整前后导洞位移对比分析 提取步序调整前后施工引起导洞初支的最终水平位移及竖向位移，对导洞初支上代表节点位移数值进行标识，并以向量标识位移方向，得出步序调整前后施工完成后的导洞初支水平位移和竖向位移。
步序调整后施工引起上导洞外圈初支水平位移相比于原设计步序除上导洞相邻段外均有降低，但上导洞相邻段外圈初支及中隔壁水平位移有所增大，而下导洞外圈初支及中隔壁水平位移相比于原设计施工步序均有不同程度减小。
调整步序后施工引起上导洞外圈初支沉降相比于原设计步序除上导洞拱顶及相邻段外均有降低，但上导洞拱顶及相邻段初支沉降略有增大，而下导洞外圈初支及中隔壁沉降相比于原设计施工步序均有不同程度减小。
原设计施工步序上导洞外圈初支位移较大是因为下导洞先行开挖扰动了上导洞所处地层，由于后续的上导洞施工对周围地层的二次扰动致使原设计施工步序上导洞外圈初支位移较大。而调整施工步序后上导洞先行施工初次扰动周围土体，土体初次应力释放致使上导洞中隔壁受力较大，因上导洞所处土体水平应力释放大于竖向应力，造成步序调整后上导洞中隔壁水平位移增大、沉降位移减小。步序调整后上导洞相邻段位移增大，这是由于上导洞间距较小，上导洞间上方土体因导洞初次应力释放作用于上导洞相邻段初支，使其初支承受一
个斜向下的土压力，进而导致调整后上导洞相邻段外圈初支乃至拱顶位移较大。步序调整后下导洞初支及中隔壁位移均不同程度减小是因为上导洞初支先行施作完成，已引起下层导洞所处周围土体一定程度的应力释放，且两上层导洞初支净距较小可形成一个扩大的拱来保护下导洞，加之上导洞初支本身的隔离作用，使得作用于下层导洞初支上的土压力减小，从而导致步序调整后下导洞外圈初支及中隔壁位移均不同程度减小。
经模拟分析，可知采用一次扣拱暗挖逆作法调整步序后进行施工引起的路面沉降与原设计施工步序相差不大，调整步序后施工引起的导洞初支位移多有减小，故得出一次扣拱暗挖逆作法可采用调整后步序进行施工的结论。
3.2受力转换
车站二衬结构施工中，受力转换对保证结构安全、控制管线及地表沉降作用很大，故必须重视施工过程中的受力转换。二衬结构施工前，需研究确定中隔壁破除方案，在加快施工进度与控制地面沉降之间寻求理想的处理方案。中隔壁破除时需保留一定长度的中隔壁作为支撑柱，中隔壁破除段高度以实现底板施工为宜，在二衬底板与中隔壁间浇筑形成支撑柱后进行剩余中隔壁的破除及底板施工。
3.3 防水工程
防水工程重在难点部位的防水处理，尤其是施工缝及变形缝等部位的防水处理。对于如大望路站的三跨拱顶直墙结构，中拱与边拱相交处因呈“凹”形易积水，加之该处防水恰在施工缝处，二衬结构完成后极易漏水，故保证中拱与边拱连接处防水质量是防水工程的重难点，需高度重视。
因顶纵梁初支结构在防水施作完后，二衬扣拱时还需破除部分初支。为确保防水板不因初支破除而破坏，在边拱防水施工时，采用厚木板作为临时保护板保护柔性防水层。顶纵梁处防水构造如图4所示。
3.4模板工程
3.4.1分离式台车应用
车站二衬顶拱采用分离式台车施工。因大望路站上导洞内有中隔壁，顶拱二衬施工时整体台车必须在中隔壁破除后才可行进，但这会增大结构沉降、不利于施工安全，而分离式台车因其顶板可分离，遇中隔壁可分块行进，至预定地点再重新连接成整体，从而实现跳模施工，避免大范围破除中隔壁，达到降低施工风险、提高施工效率的目的。因大望路站先施工边跨顶拱，且边拱和中拱弧度相同，故分离式台车仅加工2台，先满足2个边拱的施工。待边跨二衬顶拱完成后，再将台车稍加改装后用于中拱二衬的施工。边拱及中拱分离式台车如图5所示。
3.4.2 中板及侧墙模板
为保证中板美观，中板采用木模板施工，即当土方开挖至中板板底标高时，按照中板底面形状施作垫层，再在垫层上铺设木模板作为中板的底模，然后进行中板钢筋绑扎、混凝土浇筑。中板施工虽可借助土模施工，但根据实践经验，土模形成的中板底面美观度不及木模板。大望路站站台层土方开挖完成后，证明中板浇筑效果良好，达到预期目的。类似工程施工，可综合考虑施工经验、成本、进度、质量后确定中板的模板施工方案。
为保证二衬侧墙的平整度，大望路站采用钢模板施工。侧墙混凝土在中楼板混凝土浇筑完成后施工，侧墙模板采用8015钢模板、地锚结合脚手架斜撑体系完成。为保证钢模板间的衔接，可在钢模板边缘处粘贴双面胶，进而改善侧墙浇筑效果。
3.5混凝土工程
混凝土浇筑效果直接决定整体形象，做到内实外美非常重要。混凝土工程首先需保证混凝土配合比一致，如不同混凝土搅拌运输车的混凝土含水量不同，将导致混凝土色泽不一，模板拆除后整体效果很差。因此，混凝土厂家的资质必须核查，混凝土厂家所承接的以往工程需要调研，施工过程中对混凝土厂家也需制定奖惩措施，并做好施工过程中混凝土的试验工作，切实保证混凝土合格稳定。
因地下工程混凝土常有大体积混凝土浇筑，需研究确定混凝土浇筑方案，优化施工组织，以防因浇筑方案不佳产生施工冷缝等影响混凝土质量的问题。混凝土浇筑过程中也应加强振捣，确保混凝土工程内实外美。
4结语
在北京地铁大望路车站中应用一次扣拱暗挖逆作法，实践表明，暗挖导洞内竖向稳定支撑体系一次成型，有效地减少了结构施工期间的受力转换次数，将十字交叉节点简化为平面受力问题，降低施工风险；施工工序较少，临时结构凿除量较少，开挖空间得到了充分利用；导洞内作业空间较大，工作环境好，保证了车站的施工质量。
下一篇:返回列表
