邢 民1，崔 磊2，王述红1，朴金德2
（1．东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110819；2．中铁一局集团有限公司，陕西 西安710054）
[摘要]沈阳城区土层大多数以砂土层为主，地质条件相对较好，地铁车站大多采用明挖施工，重点分析了明挖施工众多地质和工程影响因素中的显著性因素。结合沈阳地铁9号线沈苏西路车站明挖施工，分析了该车站各影响因素，提出采用双侧台阶施工方法，该施工方法可以加快土方开挖施工速度，有利于基坑侧壁的支护，减小基坑两侧的变形和蠕变。
[关键词]地铁；明挖车站；影响因素；施工技术
[中图分类号]TU753 [文章编号]1002 -8498( 2016) 11-0065 -04
0 引言
随着沈阳城市的扩建、经济的发展和人口数量的提升，沈阳地铁的建设工程项目也逐渐增多，地铁车站是地铁建设的重要一项，国内外施工方法主要有明挖法、盖挖法、暗挖法。为了能够在最经济合理的条件下更好地保证地铁车站的施工质量，明挖法车站高效合理的施工有很大工程意义。结合沈苏西路车站的明挖施工，提出新的明挖施工技术，即采用双侧台阶施工方法，提高开挖一次分层厚度，同时加快明挖开挖速度，对类似地区的明挖车站施工提供借鉴和参考。
1 工程概况
沈苏西路车站位于浑河站街与浑南西路交叉的路口西侧。该车站的东北角是1栋7层住宅，车站的西北角是1个220kV高压铁塔，车站上方横跨2条高压线电缆，西南角为原四十五中学，东南角为低矮民房，四十五中学与低矮民房现均已拆除。车站为地下2层3跨的箱形框架结构，岛式站台，站台宽度为1m，车站的主体结构总长187.55m，标准段宽度为20. 5m，车站结构的顶板覆土层厚度约为
3. 2m，底板埋深16.8~18.3m。
根据工程勘探结果可知，本工程的地下土层特性从上到下依次分为：杂填土、粉质黏土、细砂、中粗砂、圆砾土、粗砂夹圆砾土。沈苏西路车站主要位于中粗砂及圆砾土层中。
2对车站施工方法影响的因素
大多数明挖车站的最主要问题就是基坑周边的降水、周边建筑物、基坑的开挖和支护、地质地层情况。这是所有明挖车站首先应该分析的问题，其次应该根据现场情况确定其他影响因素。 对明挖车站施工的影响因素主要包括地质因素和工程因素，影响本项目的主要因素具体包含以下几种。
2.1地下水
根据勘测结果，场地含水层岩性以砾砂、圆砾层为主，含水层32~35m。本工程地下水类型为孔隙潜水，稳定水位埋深在8. 10~10. 80m，相当于绝对标高28. 320~ 33. 080m。该处的地下水通过浑河侧向补给和大气降水垂直入渗补给。主要排泄方式是地下水的人工开采和渗流排泄。该车站处的地下水总体流向是由东向西。但是，同时受到人工开采地下水的影响，局部的地下水流向会发生改变。
由于车站位于地下水下，所以地下水对明挖车站的施工影响很大，必须采用合理的方法进行降水。
2.2 基坑开挖与支护方法
本工程车站现场开阔，周围没有高层建筑和特殊建筑物，故采用明挖法施工。由于主体基坑的规模比较大，明挖顺作法更加适用，在施工过程中采用多种工序防护，初期打入钻孔灌注桩，施作冠梁，同时两侧桩之间用钢支撑支护形式保证基坑安全。由于现场明挖车站施工时间较长，又要经过雨季和冬季，因此有关基坑施工的技术、深基坑支护体系的安全和稳定是车站施工的重点，也是后续安全、快速施工主体车站结构的关键。
所以基坑的开挖方法和支护手段对明挖车站影响很大，如果能采用一种高效合理的施工方法，那么对明挖车站的施工有很大意义。
2.3高压线
车站上方横跨2条220kV高压线电缆，根据现场测量，一条距地面13m，另一条距地面11m，按照高压线相关安全规定，高压线6m范围内不得有任何导体出现，极易造成人员及施工机械触电或感应触电事故发生，对现场施工的安全影响较大，为本工程施工重点。可采取的措施如下。
1)通过当地电力部门，在高压线下方施工区域内搭设绝缘防护棚，具体实施方案由电力部门确定。
2)现场施工位置在高压线下，所以使用的机械设备性能必须良好，按照现场安全施工的要求进行配置，同时配置其他安全设备。
3)车站施工作业前，应该对在高压线下施工的作业人员进行安全教育培训，增强作业安全意识和自我保护能力，合格后方可上岗。
4)根据现场不同的施工阶段和周围天气变化，做好安全防护，必须设立警示牌，在高压线下施工作业人员必须佩戴安全施工用具。
5)派专人每日对高压线和下面的施工项目进行专项检查，如有风险及时改正。
6)如遇到下雨、大风、打雷等恶劣天气，停止在高压线下项目施工，以防发生触电事故。
2.4地下管线情况
车站工区的地下管线主要有1条塑料DN600雨污合流管道、1条混凝土DN800/600雨污合流管道、2条铜DN50路灯线、1条DN600雨污合流管道、1条200mm×300mm电信管道，主要分布在车站主体及附属结构上部，埋深一般在0.5~2. 5m范围，主要采取临时拆除、改移、加固等措施。
综上所述，高压线和地下管线的影响可以采取一些措施进行合理解决，对本工程的影响不是最主要的。所以沈苏西路明挖车站主要关注的重点应是地下水降水方法、基坑开挖方法和支护手段。这也是大部分明挖法车站施工最主要的影响因素。
则本项目影响明挖法的主要因素为地下水、基坑开挖与支护方法、高压线与地下管线。
根据现场施工时间、各项工程费用、繁杂程度进行权重分析，分析得出主要影响因素的影响权重（见图1）。
根据图2可以看出基坑开挖与支护方法约占51%，地下水约占31%，其他两项的影响不大，高压线影响略微偏大已经介绍了控制措施。所以主要对地下水和基坑开挖与支护方法进行具体分析。
3 车站施工中主要的施工技术方法
3.1 降水工程
根据地质勘探报告提供的室内试验与现场抽水试验成果，结合区域水文地质条件确定本工程场地潜水含水层渗透系数100 m/d；以潜水非完整井模型计算其排水量；按要求潜水水位降低到结构底以下≥1．0m,同时要考虑群井效应。降水计算模型如图2所示。
以车站为例进行基坑涌水量计算。
1)降水影响半径计算
影响半径采用式(1):
式中：R为影响半径(m)；S为水位降深(m)；H为含水层厚度(m)；k为渗透系数(m/d)，圆砾层时k=100m/d。
将式(1)代人参数计算结果如下：
人工降低地下水位常用的方法可分为基坑明排和井点降水2类。由于本站基坑排水量大，降水设施布置及施工场地极为狭小，站体及附属建筑均采用占用空间小、施工速度快、维护期降水管理较便利的管井降水方法。
根据现场的降水及排水设计，在车站采用井类型为管井，井径为600mm，管径为400/50mm，井管类型为钢筋笼滤水管，井深30m，井间距为14m，车站周围井的个数为45个，泵量为80m3／h。
根据现场地铁车站工程特点和相关的技术标准，设计排水管线的主要技术和原则如下。
1)主排水管的尺寸和其类型应该满足排水要求和抗压要求，排水管线铺设的纵向坡度应≥5%0。
2)本段降水，拟将地下水抽取后排至附近的八一灌渠中。
3)所有管线应尽量在地面明面铺设，对于可能产生对场地结构设施和交通运行有影响的排水管线尽量埋于地下。
4)对于暗埋地下管线的埋置深度应大于沈阳地区的冻土深度，为1. 2m，否则必须在冬季来临前做好防冻措施。
5)暗埋井的井口可作为检查井，以便于水位观测和水泵的检查与维修。地下暗埋的出水管、支管以及主管之间应采取有效措施（如之间单向阀进行连接），防止水泵停止工作时发生水倒灌现象。
6)排水口处设置排水口工作井。
车站周围的降水井平面布置如图3所示。
3.2 基坑开挖与支护方法
3.2.1 双侧台阶法
双侧台阶施工法就是土方开挖时，在中间进行拉槽开挖，而两侧进行台阶开挖，这样可以增加一次开挖分层厚度，提高初次土方的开挖量，同时也可以减少中间土方拉槽开挖的侧压力，有效防止塌方发生，针对沈阳地区砂土层有良好的效果；台阶上部为后续网喷和第1道钢支撑提供工作平台。
1)土方拉槽开挖竖向分层高度每次宜控制在2~3m，台阶高度宜控制在1~ 2m。纵向宜为20m。
2)第1层的土方开挖至第1道钢支撑下0.5m处，需沿着基坑的纵向拉槽进行开挖，槽两侧顶需各留4m宽工作平台，为后续网喷和第1道钢支撑提供平台。
3)双侧台阶顶部可根据钢支撑的位置进行调整，有利于桩间喷射混凝土施工，又可利用此平台及时进行钢支撑安装，可以确保在钢支撑施工时不影响土方开挖施工，以整体加快总施工进度，由于两侧有土方，可以有力减小基坑两侧蠕变的速度。每层间保证平台预留土与基坑拉槽开挖保持同步进行，循环往复，直到开挖至距离基底标高20cm时，需人工进行开挖至标高位置，保证基底土的稳定性。土方开挖情况如图4所示。
3.2.2基坑的垂直、水平运输
基坑开挖内部的土方采用自卸汽车经马道水平运出场外。在钢管支撑下和围护桩附近机械难以开挖处，配合人工开挖运土至机械可以开挖处，再由机械开挖外运。最后马道土方的开挖用挖掘机挖土，剩余土方配合人工开挖，再由汽车式起重机吊装外运。
基坑开挖至基坑端部，基坑内安排1台挖掘机，基坑边安排1台长臂挖掘机配合出土，待施工至长臂挖掘机臂展触及不到处，采用起重机配合吊土，吊斗体积至少为2m3，如图5所示。
4结语
本文通过地铁9号线沈苏西路车站明挖法施工影响因素的论述和探讨，分析了明挖车站的影响因素权重，并对重点的施工工艺进行了总结，提出了新的施工方法即“双侧台阶法”。该施工方法可以加快土方开挖施工速度，增加一次开挖分层厚度，提高初次土方的开挖量，同时也可以减少中间土方拉槽开挖的侧压力，有效防止塌方发生，合理提供钢支撑施工场地，有利于基坑侧壁的支护，减小基坑两侧的变形和蠕变，为今后其他沈阳地区明挖车站的施工提供指导和借鉴。
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