城市軌道交通先隧後站逆序施工工法

《城市軌道交通先隧後站逆序施工工法》是中鐵二十二局集團有限公司完成的建築類施工工法，完成人是靳海龍、王愛國、王在仁、熊乾、王連征。該工法適用於區間隧道採用盾構法施工為主體的城市捷運暗挖車站或類似結構工程項目，尤其適用於拆遷困難、地表建築物複雜的捷運暗挖車站；對於開挖後工程地質穩定性較差的隧道應採取必要的加固措施，同時加強施工全過程的監控量測，監測岩體及結構的穩定性，隨時調整支護參數，確保結構及地表建築物的安全。

《城市軌道交通先隧後站逆序施工工法》主要的工法特點是：工期短；施工靈活；干擾小；比較安全；造價低。

2011年9月30日，《城市軌道交通先隧後站逆序施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009~2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：城市軌道交通先隧後站逆序施工工法
• 工法編號：GJEJGF213-2010
• 完成單位：中鐵二十二局集團有限公司
• 主要完成人：靳海龍、王愛國、王在仁、熊乾、王連征
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）

形成原因

2009年前中國的捷運車站一般採用明挖、暗挖或明暗挖結合的方式進行，在繁華城市地段征地、拆遷存在著很大的難度，往往導致捷運車站不能按期開工，盾構始發後不能按期過站，造成時間和資源的浪費。中鐵二十二局集團在廣州市軌道交通六號線東山口站的施工過程中，通過對盾構先行條件下拓建捷運車站施工關鍵技術的研究，總結形成了《城市軌道交通先隧後站逆序施工工法》，為城市複雜環境條件下捷運車站安全施工及總體工期計畫提供了保證。

工法特點

《城市軌道交通先隧後站逆序施工工法》的工法特點是：

一、工期短：車站施工工期受盾構施工影響較小，方便整體工期計畫安排。

二、施工靈活：比盾構施工靈活，受設計斷面尺寸影響較小。

三、干擾小：解決了城市複雜環境下捷運車站施工征地、拆遷滯後造成的盾構停機等問題。

四、比較安全：相對於暗挖施工，可以充分利用盾構隧道的臨空面，確保地表建築物的安全。

五、造價低：可以充分發揮盾構長距離推進的規模效益，降低整體造價。

操作原理

適用範圍

《城市軌道交通先隧後站逆序施工工法》適用於區間隧道採用盾構法施工為主體的城市捷運暗挖車站或類似結構工程項目，尤其適用於拆遷困難、地表建築物複雜的捷運暗挖車站；對於開挖後工程地質穩定性較差的隧道應採取必要的加固措施，同時加強施工全過程的監控量測，監測岩體及結構的穩定性，隨時調整支護參數，確保結構及地表建築物的安全。

工藝原理

《城市軌道交通先隧後站逆序施工工法》的工藝原理如下：

採用盾構先行推進過站，待盾構到達吊出井或停機檢修時，利用車站施工豎井或橫通道破除盾構管片，進而擴挖形成站台隧道，見下圖1、下圖2。

施工工藝

• 工藝流程

《城市軌道交通先隧後站逆序施工工法》的工藝流程：

一、工藝流程見下圖1，隧道擴挖順序見下圖2。

二、先隧後站逆序施工各工序之間關係

首先盾構先行推進過站，待盾構停機檢修或到達吊出井後，拆除需擴挖部分盾構隧道的管線和軌道，現場清理後開始進行隧道的擴挖準備工作；參考盾構推進過程中收集的詳細地質資料確定管片擴挖的位置、採用方式和岩體加固措施；進行必要加固處理後進行盾構管片拆除和隧道擴挖；依據擴挖速度確定二襯時機。

三、先隧後站逆序施工各工序技術要求

盾構先行推進過程中，在需擴挖部位適當調整盾構中線的位置，確保盾構管片與站台隧道之間足夠的距離，方便下步擴挖施工；擴挖階段加強監控量測，採取合理的擴挖方式和施工步距，儘早封閉成環，減小地表建築物的沉降，確保隧道結構的安全。

• 操作要點

《城市軌道交通先隧後站逆序施工工法》的操作要點如下：

一、施工準備

1.對周邊建築物進行調查，必要時進行鑑定，布設監測網。

2.在盾構推進過站時，專人負責收集地質資料，對照地面及建築物沉降情況，整理成冊，指導後續施工。

3.根據監測及地質情況，制定隧道及建築物加固方案並實施。

4.根據工程實際情況編制施工方案，並對施工人員進行技術交底，使各作業人員掌握自己工序的作業特點和技術要求。

二、破除管片，進入盾構隧道

待盾構到達吊出井或停機時間滿足隧道擴挖要求時，進入盾構隧道，拆除需擴挖位置的水、電、管線、線路，在擴挖兩側臨時封堵，避免擴挖施工時無關人員進入現場。通過施工豎井或通道破除2~3環管片進入盾構隧道，破除可採用爆破或機械方法，為避免盾構隧道失穩，破除位置一般選擇在盾構管片楔形塊處；施工人員進入盾構隧道內，向兩側逐環拆除管片連線螺栓，拆除長度控制在4~5環；然後通過破除位置向盾構隧道內回填碴土，回填達到管片高度一半以上後進行壓實作為施工平台。施工過程見下圖1、下圖2。

三、上台階施工

形成工作平台後，向兩側進行擴挖施工，視圍岩地質情況採用爆破或機械開挖；採用爆破開挖時，需拆除頂部部分管片，以形成臨空面，減少爆破震動對隧道和建築物的影響。施工順序為：拆除→環拱部管片→上台階爆破→格柵架立→噴射混凝土拆除第二環拱部管片；拱部管片的拆除可採用縱向水平鑽孔，通過微差控制在上台階開挖時爆破拆除，起爆順序自管片開始向四周依次微差延伸。

四、中台階施工

為減少圍岩暴露時間，中台階開挖分兩步進行，第一步開挖滯後上台階4~6米，確保管片內部碴土堆積高度；開挖前用挖機吊出部分管片，左右兩側交替施工。第一步初支完成後，清理完管片內全部碴土，拆除剩餘管片，進行第二步的開挖。

五、下台階施工

下台階開挖滯後中台階10~15米，採用常規的鑽爆法施工時控制好起爆順序和單段最大藥量，避免對區間盾構隧道及地面建築物造成破壞。

六、初支背後回填注漿

初支成環後立即進行初支背後的注漿工作，填充初支與圍岩之間的空隙，注漿採用水泥漿，壓力不宜過高，以填充為主。

七、注意事項

在臨近區間盾構管片施工時，必須控制爆破藥量，必要時最後3~4環管片採用機械方式破除，防止破壞區間隧道；同時區間盾構管片臨近需擴挖部位的5~10環採取臨時錨固措施，防止管片之間應力損失，造成漏水、開裂等缺陷。

• 勞動力組織

《城市軌道交通先隧後站逆序施工工法》的勞動力組織見下表。

勞動力組織表

序號	單項人員	所需人數	備註
1	管理人員	2	負責全面管理工作
2	技術人員	4	負責技術工作及現場指導
3	機械司機	6	碴土倒運及材料運輸
4	爆破工	6	爆破施工
5	測量試驗人員	6	負責現場試驗、測量及監測
6	普工	30	現場作業
7	維修工	3	現場維修
8	電工電焊工	9	現場用電管理及鋼筋焊接
9	調度人員	3	現場調配

材料設備

《城市軌道交通先隧後站逆序施工工法》無需特別說明的材料，主要機具見下表。

主要施工機具配置表

序號	名稱	單位	數量	規格型號	用途
1	空壓機	台	2	20立方米	提供高壓風
2	挖掘機	台	2	PC-120	碴土裝運
3	電焊機	台	6	BX-500	鋼筋焊接
4	風槍	台	12	YT28	鑽孔產
5	風鎬	台	6	G10	清理邊角
6	提升架	台	1	40噸	材料運輸及出碴
7	通風機	台	2	FBD-2*11	通風
8	攪拌機	台	1	JS500	拌制噴混凝土料
9	壓漿機	台	2	10-4	注漿
10	潛孔鑽機	台	2	HGY-100	鑽孔
11	鋼筋切斷機	台	2	GQ40	鋼筋加工
主要監測設備
1	全站儀	台	2	SET210	施工放線
2	水準儀	台	2	DSZ2	監測、施工放線
3	測斜儀	台	1	HCX-2B	監測
4	收斂計	台	1	HYSLJ-1	監測
5	震速測定儀	台	1	TC-4850	震速監測
6	銦鋼尺	把	2	NS3	監測

質量控制

《城市軌道交通先隧後站逆序施工工法》的質量控制要求如下：

一、執行的標準或規範

該工法以《地下鐵道工程施工及驗收規範》為依據進行質量控制。

二、質量控制措施

1.施工前編制施工方案，包括技術措施、進度計畫、勞力組織、材料保證和質量控制措施；對周邊建築物進行調查，必要時進行鑑定，布設監測網；對全體施工人員進行技術交底，確保所有施工人員熟悉掌握施工工序、要點控制、質量及安全標準，明確各自職責。

2.在盾構推進過站時，專人負責收集地質資料，對照地面及建築物沉降情況，整理成冊，指導後續施工；施工過程中根據監測及地質情況，制定隧道及建築物加固方案並實施。

3.擴挖完成後及時分析收集的資料，進行初支背後的回填注漿，儘早完成二襯。

4.關鍵部位質量控制點、方法：

（1）首先根據不同地質條件和監測的結果，確定合理擴挖順序和適當的步距。

（2）隧道擴挖施工中上台階的初期支護質量尤其關鍵，這時隧道呈扁平狀，對承受豎向壓力極為不利，必須確保格柵底角座落在堅硬的岩石上，或中間增加臨時支撐。

（3）嚴格控制超欠挖，保證初支格柵與開挖面密貼，噴射混凝土平滑圓順並預留變形量。

（4）初支成環後及時進行初支背後注漿，確保注漿量，控制好注漿速度和壓力。

安全措施

採用《城市軌道交通先隧後站逆序施工工法》施工時，根據盾構隧道擴挖施工工藝的特點，安全措施主要體現在隧道施工、用電安全及輸送安全等方面。該工法除遵循《施工現場臨時用電安全技術規程》JGJ 46-2005、《建築機械使用安全技術規程》JGJ 33-2001和《建設工程安全生產管理條例》規定執行外，還在安全管理、技術及現場應急處理等方面採取如下措施：

一、安全管理措施

1.建立健全安全保證體系，成立安全領導小組，責任到人，加強施工作業中的安全檢查，確保作業標準化、規範化。

2.堅持施工安全第一的指導方針，把暗挖隧道防坍塌、防沉降、地面建築物防傾斜作為施工的頭等大事來抓。

3.嚴格洞內的爆破管理和用電管理，堅持工前培訓、持證上崗、專業人員操作。

二、技術措施

1.盾構推進時掌握第一手地質資料，根據不同的地質條件調整開挖循環進度，支護參數。

2.嚴格執行“管超前、短進尺、快封閉、強支護、勤測量、緊襯砌”的施工方針。

3.施工期間，應在重要建（構）築物四周設定監測點，嚴密注視它們的位移和沉降。當位移和沉降量或變化頻率超過規定的報警值時，應立即採取有效的加固措施，可採取對建築物地基進行跟蹤注漿、改變開挖順序、加快支撐速度等技術措施，避免建築物發生沉降、開裂。

三、對突發事件的應急措施

1.應急預案：根據工程特點編制應急預案，明確搶險具體措施並進行應急演練。

2.管理人員電話24小時保持開機狀態，同時施工現場保留一台車隨時處於待命狀態。

3.有突發事件發生時，現場管理人員立即組織搶救並按預定程式逐級上報，必要時請求社會支援。

環保措施

《城市軌道交通先隧後站逆序施工工法》為確保工程所在地區的環境得到有效的保護，嚴格執行國家和工程所在政府的環保政策、法律和法規，為了保持施工地區環境的清潔和衛生，還應採取以下環保、節能措施：

一、管理機構

進場時成立對應的施工環保節能管理機構，在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發的有關法律、法規和規章，加強對施工燃油、工程材料、設備、廢水、棄渣的控制和管理，對施工場地做到合理布局、規範圍擋，做到標牌清楚、齊全，各種標識清楚，施工場地整潔文明。

二、施工過程控制

1.施工過程中對可能影響到的各種公用設施制定可靠的防止損壞和移位的措施，加強實施中的監測、應對和驗證；設定專用的集漿坑，對廢水、污水進行集中，認真做好無害化處理，從根本上防止施工廢水亂流。

2.優先選用先進的環保機械，在確保降低施工噪聲的前提下實現節能降耗，同時儘可能避免夜間施工。

3.施工過程中定期清理沉澱泥砂，做好泥砂、棄渣及其他工程材料運輸過程中的防散落與沿途污染措施，廢水除按環境衛生指標進行處理達標外，並按當地環保要求的指定地點排放。

三、竣工環保措施

竣工後清理現場遺留雜物，清除圍擋，恢復現場原先景觀。

四、注意事項

1.施工前將相關環保措施方案和要求向全體施工人員詳細交底。

2.做好交通環境疏導，充分滿足便民要求，認真接受城市交通管理、隨時接受相關單位的監督檢查。

效益分析

《城市軌道交通先隧後站逆序施工工法》的效益分析如下：

一、經濟效益

常規的施工方法是先修建站台隧道，然後盾構空推過站，一般城市複雜環境條件下開挖站台隧道採用CRD法施工，施工過程中超前小導管、臨時仰拱和中隔壁架立占用大量時間，日均進尺0.5米；先隧後站法施工通過方案最佳化，提前施工大管棚和袖閥管注漿，採用台階法施工，日均進尺1.0米，相比較而言隧道擴挖施工速度較快，減少車站施工方的管理費用。相對盾構施工方而言，雖然增加了需擴挖地段的管片投入，但比較在站前停機等待的維護費用、設備折舊和盾構投入新線建設所帶來的效益，其管片投入成本幾乎可以忽略不計。

二、環境效益

通過採用盾構先行過站，採用機械化作業開挖了站台隧道的大部分岩土，減少了需要礦山法開挖的數量和時間，進而減少了碴土外運、爆破噪聲、污水排放等對環境的影響；同時，針對不同地層進行預加固處理，確保周邊建築物及隧道安全，具有良好的環境效益。

三、節能效益

採用該工法可充分發揮盾構施工的長距離優勢，在總體工期計畫時可根據盾構的最大掘進能力布置任務，而不必受制於中間車站的施工進度，減少盾構停機等待的時間，從根本上達到節能降耗的目的。

四、社會效益

“先隧後站”逆序施工解決了捷運盾構施工和礦山法暗挖施工之間的工期不同步、相互干擾等問題，為捷運車站暗挖施工提供了技術依據，為複雜環境條件下類似工程的施工提供了可借鑑的經驗，同時，為中國捷運開挖領域填補了一項空白。

套用實例

《城市軌道交通先隧後站逆序施工工法》的套用實例如下：

一、工程概況

廣州市軌道交通六號線東山口站位於廣州市越秀區中山一路與署前路交叉路口，下穿捷運一號線，為一、六號線換乘站，車站採用明暗挖相結合的方法施工。車站位於老城區，周邊環境複雜，建築物年代久遠。尤其是位於左線站台隧道正上方的二輕工業集團A6綜合樓，該綜合樓建於20世紀60年代，採用Φ300錘擊灌注樁作為樁基礎，樁底位於軟土地層，加之周圍商鋪眾多，人口密集，無法採用拆遷的方法解決。同時為保證六號線總體工期計畫，必須確保盾構的正常推進不受影響。左線站台隧道平面布置見下圖所示。該段的地層情況由上而下分別為：回填土、雜填土、紛細砂岩、中粗礫砂岩、沖積一洪積土層、河湖相淤泥質土層、中密狀粉土殘積土層、硬塑狀黏性土或密實狀粉土殘積土層、岩石全風化帶、岩石強風化帶、岩石中風化帶、岩石微風化帶；站台隧道所處範圍為岩石中風化帶和微風化帶，局部拱部位於岩石全風化帶和岩石強風化帶。

左線站台隧道平面布置圖

二、施工情況

工程施工時，盾構由東山口站前區間隧道進人，到達站台隧道後開始調整隧道中線，保證盾構管片與站台隧道輪廓線之間的距離適於人員操作，歷時11天盾構推進過站，繼續前推至區莊站停機檢修；推進過程中，東山口站利用2號施工豎井進行大管棚和袖閥管注漿加固隧道及建築物；盾構停機後，拆除洞內管線及軌道，自2號施工豎井開始破除管片，進行隧道擴挖；該段於2008年11月15日開始進行擴挖，2009年2月11日完成隧道擴挖、支護工作，2009年4月28日完成襯砌。

三、套用效果

廣州市軌道交通六號線東山口站左線站台隧道施工中採用“先隧後站”逆序法施工，自2008年11月15日正式開始進行管片擴挖工作，在施工中堅持穩紮穩打，規範作業，至2009年2月11日順利完成左線站台隧道開挖任務，比業主計畫工期提前18天。施工過程中，隧道上方的A6綜合樓正常使用，最大沉降26毫米，平均沉降18毫米，周邊管線未受任何影響。施工全過程處於安全、穩定、快速、優質的可控狀態，二輕綜合樓保持正常使用，化解了周邊居民、商鋪因擔憂而干擾施工的矛盾；隧道擴挖、二襯完成後及時移交給盾構施工，全線計畫工期得以正常進行；在擴挖過程中無安全生產事故發生，比計畫工期提前18天完成。

四、存在問題

該次擴挖施工存在的一個問題就是擴挖拆除的盾構管片大部分外觀保持完好狀態，但無相關標準鑑定技術狀態，只能棄置不用；在類似工程的施工中，建議擴挖段採用鑄鋼拼裝式管片或其他形勢管片，以利於倒用降低費用。

榮譽表彰

2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單》，以建質[2011]154號檔案公布，《城市軌道交通先隧後站逆序施工工法》被評定為中國國家二級工法。