基于暗挖下穿既有隧道的地铁车站结构设计分析

基于暗挖下穿既有隧道的地铁车站结构设计分析

薛权

江苏盛华工程监理咨询有限公司 徐州 221000

摘要：随着我国隧道工程行业的不断的发展与推进，对隧道工程行业的施工方法与结构设计又提出了很多新的要求。而暗挖下穿施工方法因为在当前地铁车站结构设计有着广泛的应有而受到了行业内的关注。本文作者根据自身对隧道工程研究多年的实际经验，对暗挖下穿既有隧道的地铁车站结构设计展开了深入的研究和探讨，并对实际应用的几种施工方法进行了详细论述，希望能对隧道工程行业的推进起到一定的积极作用。

关键词：暗挖下穿；既有隧道；地铁车站结构设计

引言：

随着隧道工程行业的不断发展，暗挖下穿既有隧道的施工方法也得到了深入的推广与应用，成为了地铁车站结构设计的主要参考与技术依据。施工设计人员应该深入研究暗挖下穿施工方法中的施工要点，进而选择合适的施工工艺进行设计，从而提升施工的质量与效率，降低施工的风险系数，促进施工企业经济效益与社会效益的不断提升。

一、暗挖下穿地铁车站时的施工工艺设计概要

暗挖下穿既有隧道的地铁车站施工过程之中，首先要对隧道所在的施工地点进行深入而细致的水文地质条件勘察，从而设计人员对于施工现场的相应特征有着具体的了解，同时，应该根据相应的勘验报告进行施工工艺流程的选择，进而使相应施工工艺设计能够满足暗挖下穿既有隧道的总体要求，提升施工效率和施工质量。

（一）全断面挖掘法

全断面挖掘法的主要工艺流程是先使用工程钻孔车将工程的全断面进行钻孔，将炸药放到钻孔内部，然后进行爆破。爆破后会形成一个有效的挖掘面，然后进行支护作业。在支护作业结束后要进行喷浆工序，第一次喷浆之后要进行复喷，铺底用的混凝土应该需要进行提前作业，保证能够紧跟施工工艺，确保地基结构的稳定，能够有效保证施工安全和质量^[1]。

这种作业方式适用于I~II级的围岩，50平方米以下的断面作业，能够有效减少对地层的扰动次数，增加建筑工程整体的稳定性，喷浆浇筑能够有效保证断面结构的浅埋，也为施工增加了整体的可行性，此种挖掘法也存在着一定不足：首先爆破点的选取很难处理，需要严密的计算，复杂的山体情况可能需要多次的对点爆破，循环工作量较大，一定程度上增加了施工的风险和危险系数。

（二）台阶暗挖法

台阶暗挖法是在隧道的整体结构的基础上，将其断面分成多个部分，进行分项施工的方法，要根据分项中工程的实际情况配备相应的施工设备与施工工艺。这种施工方法在隧道施工的浅埋暗挖中应用最为广泛。若工程施工的地面刚性条件较好，可以将地面断层分为上下两面进行挖掘作业，上层的挖掘参数参考洞泾的1.5倍，挖掘时施工速度要快，保证在地面失去自稳应力之前挖掘完毕，然后快速进行下层挖掘，从而形成一个土层支护系统，保证土面不会造成崩坏，也保证了施工的连续性；当地层的地质条件过差时，挖掘前要对土面断面加以支护导管措施，在上层挖掘处采取1倍洞泾的环形挖掘方法，并不能破坏土层内的核心土层，给后面的注浆工序一个稳定的工作面；用网结构作为初期的知乎面，同时用相应的设备将锚杆锁好，从开挖工序开始到支护工作开始时，封闭截面不能过大，以免发生不可控制的地面沉降现象^[2]。

台阶暗挖工艺主要在于控制台阶长度。在国家规定的隧道工程施工内，地面沉降值不容许超过30mm，需要能够承载拱跨度1倍的洞径，所以台阶长度不宜过长，要能够进行综合受力，且不能引起周围地层稳定性变差，防止地层沉降。上台阶的长度也不宜果断，否则洞内的破裂面会超出工作面的面积，会引发洞顶基础失固，从而使隧道山体的应力改变，造成山体滑坡等现象。所以从各种角度考虑，台阶长度应该设置在1倍的洞径长度，在使用台阶暗挖工艺时，也要遵循一倍台阶长度的基本原则，对台阶长度不能过多的考虑其用途，而要考虑它是否适合现在的挖掘和日后的注浆工艺。

台阶暗挖工艺有很多优势，它能够对地层强度不够的地面进行土壤改良，设置一个封闭的稳定结构，保证施工作业的稳定性；能够为施工提供广阔的作业空间，有利于挖掘面和整个隧道系统的稳定性；有效的减少了对地层的扰动和机械作业的次数，保证了施工作业现场的安全性^[3]。

（三）隔墙暗挖法

在地质条件较差以及岩体构造极为不稳定的施工中，我们应该采用隔墙暗挖法进行施工。隔墙暗挖法主要施工要点在于先开挖岩体中壁的一侧，然后进行两侧交叉开挖，使其内部结构在施工中逐渐封闭成环形结构，从而将大断面分隔成若干的分项的小断面进行施工，简化了施工流程，每个小断面的沉降系数都能够在施工中得到有效改善，每个分项体系的受力体系也相对完整。首先需要在松软的地层中架构一道隔墙，隔墙要采取脆性易抽除的材料，方便日后完工后拆除隔墙，隔墙的长度一般应该控制在5-7m，根据实际工程的工程量测算出需要建设隔墙的数量，然后进行分别架设处理。隔墙架设之后开始分项挖掘施工。这种方法的优势在于，它能够充分改变松软土地的地质，从控制地层的角度出发，能够将沉降值降低到最低，使进行浅埋暗挖时松软土质的影响降低到最小。这种施工方法也有本身的不足，即是其施工工序比较复杂，隔墙的建设和拆除需要一定的技术性和成本，整个施工进度较慢，会出现延误工程工期的现象。这种施工方法通常应用在地面沉降值过大的大面积地下结构施工中，每一段隔墙的长度都应该进行合理控制。

二、暗挖下穿的地铁车站结构设计的质量控制措施

（一）沉降值的控制措施

暗挖下穿的地铁车站结构一般都是带有隧道的车站结构，在设计时，首先要将挖掘工艺选择明确。挖掘方法即为如上三种，这些挖掘方法在选择时要按照工程的具体情况进行，结合水文地质条件调研报告以及地质勘验报告进行合理选择。既要注意隧道结构的安全性以及运行是否正常，同时要考虑到相应的支护体系，进而控制隧道的沉降现象。由于在施工时，会因为地铁车站修建而引起底层变形，进而导致地铁隧道结构的变形，从而使隧道结构和受力发生根本变化，因此地铁隧道结构在设计时，可以在结构与隧道的主体之中进行抬注式灌浆操作，主要分为五个区域进行，第一个区域和最后一个区域应该设计在轨道外侧，第三个区域在轨道的中间，第二个区域和第四个区域在轨道的正下方，从而降低整个结构的沉降值与沉降系数，使地铁车站结构的沉降得到有效控制^[4]。

（二）道床与隧道结构的质量控制措施

在进行道床与隧道结构的质量控制时，可以在隧道的侧洞施工之前，对于隧道与道床的开脱部位进行灌浆和加固。这里要注意的是，灌浆应该采用的是漏斗高危灌输方法，使浆体能够迅速和准确的进入隧道与道床之间的缝隙之中，同时也要注意灌注时不能压力过大，否则会出现道床因为灌浆过多而隆起的现象。道床与隧道的结构质量控制使隧道地铁车站结构设计的重中之重，施工人员必须按照正确的方法以及手段进行灌浆处理，从而使道床在后期地铁车站运营的过程之中不会出现安全风险事故。

三、结束语

随着我国地铁行业的不断发展，越来越多人开始使用地铁作为主要的出行方式。本文以暗挖下床既有隧道的地铁车站结构设计的施工方法要点作为切入点，深入而又详尽的分析了全断面挖掘法、台阶暗挖法、隔墙暗挖法等施工设计要点，并提出地铁车站结构设计的质量控制措施，进而提升地铁车站建设工程的建设质量与建设效率，降低施工过程之中的风险系数，促进我国地铁建设行业的深入发展。

参考文献

[1]马锁柱,陈浩. 地铁车站下穿既有地铁隧道的暗挖法施工[J]. 现代城市轨道交通,2006,(3):38-40,44.

[2]王晋波. 暗挖地铁车站下穿既有地铁隧道施工控制[J]. 建筑·建材·装饰,2016,(4):71-71.

[3]张成平,张顶立,吴介普,骆建军. 暗挖地铁车站下穿既有地铁隧道施工控制[J]. 中国铁道科学,2009,(1):69-73.

[4]顾垒. 暗挖地铁车站下穿既有地铁隧道施工与控制[J]. 低碳世界,2016,(6):172-173.