地铁车站深基坑工程的施工设想
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摘要： 面对国内地铁建设的新局面，仅靠过去积累的深基坑工程经验已逐渐不能满足现有一些工程的要求。以下即联系实际工程谈一下对超深基坑工程的一点设想。
关键词：顺作法逆作法比较及优化
中图分类号：TU74文献标识码： A
1、工程简介
随着轨道交通条线的不断增多，城市地下空间不断开发，市中心区域的地铁车站深基坑工程正向着“密、深、大”的方向发展，车站形式也日益复杂多样，出现了大量的二线换乘、三线换乘甚至四线换乘的交汇车站。 仅靠过去积累的深基坑工程经验已逐渐不能满足现有一些工程的要求。
为了将目前地铁深基坑建设中的经验、理论及数据有效的整合起来，我在结合上海市地铁深基坑工程的施工原则及规程，对近年和将来上海市城区内地下地铁车站深基坑工程所使用的几种典型施工方案进行联系、比较和讨论，以求将原有的初步设计方案进一步优化，从而能最大限度的保障地铁深基坑的稳定性，并提高该车站基坑施工的可行性、安全性及社会经济效益。
1.1周边环境概况
拟建上海M7线零陵路站位于徐汇区东安路零陵路口，地处市中心，周围交通繁忙，建筑众多。场地周围以住宅、医院和单位厂房为主，场地地势较为平坦。
车站西侧东安大楼为混凝土结构18层楼，紧贴南端头井，广汇花苑为混凝土结构27层楼，位于车站东面，其3层裙房相距仅数米，东安路东零陵路北路口东汇大楼为混凝土结构18层楼，其2层裙房最近相近约9米，南端头井东面有6层楼房屋，距端头井约20米。车站标准断西侧紧邻肿瘤医院，其中加速器门诊在施工范围内，施工时拆除。
1.2深基坑工程概况
车站为地下三层换乘站，与已建4号线东安路站十字换乘，设置三个出入口。车站呈南北走向，主体结构外包尺寸为159米（长）×20米（宽），车站主体采用三层三跨现浇钢筋砼箱型结构型式，端头井深24米，设计初步方案地墙深度44米；标准段深22米，设计初步方案地墙深度42米，土体加固形式主要为抽条加固。
1.3拟定方案
本工程周边环境相当复杂，地下管线、紧贴端头井高层建筑、与M4线车站十字相交以及基坑挖深较深、狭小的施工用地等都给施工带来了一定的难度。
原初步设计图纸方案为全顺做，标准段架设六道支撑（端头井七道），但考虑到上述基坑安全、施工场地、周边环境保护等诸多因素对原设计方案进行了优化。
优化后初步设想方案为：对两端头井及风井采用逆作施工，标准段采用顺作施工，最后进行出入口部分的施工。
2 常见几种地铁车站深基坑施工方法比较
城区内地铁车站结构形式多样，施工方案也各有不同，本文选取几种与零陵路近似的深基坑工程进行比较，其形式一般均为长条形基坑，特点为环境保护要求高，挖深较深，对基坑的自身稳定性、安全性要求也较高的一、二级地铁车站深基坑，通过对这些工程中存在的共同点进行科学的分析和比较从而为本工程深基坑方案中存在的一些可以进一步改进与完善的方面提供参照与借鉴。
2.1顺作法施工
顺作法施工即仅以围护墙体、加固等共同作用形成敞开式的围护体系，在此围护体系下进行明挖顺作的施工工艺。因该法挖土、支撑施工相对便利、易于各工序的流水搭接、施工中后结构质量易于控制的特点在受周边环境约束较小的情况下优先考虑选用此法。
在轨道交通6号线Ⅵ标段金桥路车站的顺作法挖土施工中做到了机械化挖土，保证了平均每昼夜500m3左右的出土量，大大节省了人力，提高了施工速度。并且，每根支撑平均施工时间为3~4个小时，有效地把基坑变形控制在允许的范围内。可见，只要科学合理地安排支撑位置和挖土流程，就能充分发挥软土地基中的“时空效应”减小对周边环境的影响，节约施工工期。
可见在周边环境相对简单的情况下可首先考虑使用顺作法施工。
2.2逆作法施工
逆作法施工是将逆作首层板与围护墙体、支承立柱等相结合并共同作用形成支护体系，然后采取暗挖施工的一种施工工艺。因其具有对外界环境影响小，对基坑的稳定性及安全性都有较大提高的特点而在地铁车站深基坑工程和其他深基坑工程中获得广泛的应用。
采用逆作法施工的地铁车站深基坑工程由于工程的多样性，具体逆作方案会为了适应不同工程特点而有所变化。
在明珠线二期东安路车站的全逆作法施工中做到了机械化挖土，保证了每昼夜300～400m3的出土量，大大节省了人力，提高了施工速度。每根钢支撑平均施工时间为3～4小时，有效地抑制了坑内外变形。只要科学合理地安排支撑位置和挖土流程，在逆作法施工中完全可以采用机械挖土，充分发挥了软土地基中的“时空效应”，减小了对周边环境的影响，节约了施工工期。
可见在施工场地有限，周边建筑距离近，环境保护要求高的情况下使用逆作法施工取得的效果还是比较理想的。
2.3盖挖法施工
盖挖法是暗挖法的一种分支，其基本围护体系与逆作法类似，但将逆作首层板改为模块化拼装钢结构体系支承的临时路面系统，其支护体系采用H型钢作为受力杆件。
因其在车站结构上方设置临时路面系统，保证路面交通可正常运行，而在临时路面下方施工车站内部结构，取土口留设位置灵活，挖土支撑效率相对较高的特点，将在交通枢纽地段，需进行道路翻交的施工中展现出其特有优势，该法在日本等国家已被大量采用。
针对本工程特点结合建设方及设计方的意见提出了采用盖挖法的施工设想。
针对交通繁忙，需尽量维持原由道路通行能力的要求，在车站顶板上方设置临时路面系统，保证路面可正常通行。在临时路面下方施工车站内部结构。该施工方法的总体程序是：先施工车站围护结构―架设临时路面―土方开挖―施工车站内部结构―撤去临时路面，回填覆土，修筑永久道路。
施工前，施工区域管线需搬迁，采用盖挖法施工即可将管线置入临时路面下方的管廊内，待主体结构完成后管线回搬至主体结构顶板上，大大节约了管线搬迁的费用与时间。
道路盖板体系由支撑体系和盖板组成，盖板为预制钢走道板上铺沥青面层，支撑体系主要由车站的地下连续墙及临时钢支柱作为竖向受力构件，H型钢作为盖板搁置梁，组成盖板的支承体系。上述构件均可自由拆卸拼装，保证基坑稳定性的同时提高了挖土等施工的效率，路面盖板部分也可以作为施工场地使用，解决了施工场地狭小的问题。
根据初步设计图纸及以往施工经验，对该车站提出了在采用盖挖法的基础上，采用顺作法结合部分区域逆作法的施工方案设想。根据平面布置，在两线路相交部位采用逆作法进行施工，其余部位采用顺作法进行施工。
逆作区域在顶板施工后即进行回填，作为施工场地，同时利用逆作板作为支撑可有效控制变形。
采用盖挖法施工可有效减小对周边交通环境的影响，同时解决部分施工施工场地狭小的问题，且采用盖挖法而对地铁车站进行分段，道路翻交后分别施工可节约大量附加的时间，加快了施工进度。
3 M7线零陵路车站施工方案优化设想
零陵路站两端头井施工场地小，挖深较深，综合考虑安全、场地等因素拟采用逆作法施工，标准段在道路翻交后施工场地相对宽裕，考虑按原设计明挖顺作施工，盖挖路面体系作为一种即可保障施工又可解决交通问题的方案有条件的话可以考虑在北风井区域采用，这样可加快北风井挖土支撑施工的进度。同时对土体加固及地墙深度做相应调整。
对于周边建筑保护具体可采取以下措施：
1、挖土、支撑施工严格按“时空效应”原理进行；
2、在坑底下实施高压旋喷桩加固，减小基坑施工时对周边建筑的影响；
3、局部加厚垫层，将垫层成为较为有效的支撑；
4、通过在桩底实施注浆控制新车站建成后沉降；
5、一旦发现沉降速率超过规定速率，采用外侧增设静压锚杆短桩增加建筑物地基承载力；
6、采用早强、快凝跟踪注浆对地基进行加固或采用回灌水减少沉降；
7、加强监测，一旦发现变形超过时，立即停止施工，经对邻房采取加固措施后方可施工，利用先进的监测仪器对周边建筑进行变形观测，信息化指导工程施工；以累计变化量与变化速率二个量控制。
根据M4线东安路站对周边建筑保护情况，采取上述措施可有效控制周边建筑的沉降与变形。
4 结语
随着地下深基坑工程技术的应用与发展，将为城市地下空间的开发利用提供更好的技术支持与保障。
如果要在工程实践中顺利实现这一设想方案，还需要我们在工程建设过程中不断探索，总结实际经验再将这一设想方案逐步优化与完善，不仅要起到在具体施工过程中对深基坑稳定和周边管线、建筑环境的保护与指导施工的作用，也要将在实践中总结出的研究成果最终转化为企业的技术力量和工程理论，从而为今后类似的地铁车站施工提供一定的参考作用，使科学技术真正成为企业的第一生产力。
参考文献
SZ-08-2000《上海地铁基坑工程施工规程条文说明》