【摘 要】地面交通能否妥善处理已成为地铁车站建设过程中的重大课题之一。由此，通过上海轨交 10 号线深基坑工程，介绍了该工程中采用的顺逆结合盖挖法施工技术，解决了车站施工和地面交通的矛盾，为类似工程的施工提供了借鉴。

【关键词】地铁车站 顺逆结合 土方开挖 支撑施工 地面交通

 

      地铁车站的施工，可供选择的方法有很多，既有传统的明挖顺筑法，又有较新的暗挖逆作法，也有将两者相结合的盖挖法施工。应该说，每一种施工方法在不同的工况、环境条件下各有其独特的优势。工程地质水文条件、地面交通状况、周边建筑物、地下管线分布，都是影响施工方法选择的影响因素，也是施工方法比选的重要参考条件。

      城市轨交作为公共交通的重要组成部分，与地面交通、主干道的接驳相当关键。因此，我们通常把地铁车站的位置，选在交通主干道的十字路口处。而此处的地面交通车流、人流量都很大，车站施工与维持地面交通的矛盾向来十分突出。这时，如何舒缓地面交通，将成为施工方法选择的一个决定性因素。明挖顺筑法虽然施工工艺相对简单、施工速度快，但基坑暴露周期长、施工风险大、对周边环境影响大，较大地限制了其在中心城区的适用范围；而暗挖逆作法虽可以做到降低对地面交通及周边环境的影响，但不得不面对造价高、工期长、难度大等一系列问题。在这种局面下，盖挖法作为上述两种方法的结合，其优势逐渐展现。

      盖挖法施工的基本思路是：把对地面交通的影响，在时间和空间上尽可能减小到人们可接受的范围内，并在这一前提下完成基坑施工。这种方法相比明挖法和暗挖法，可以说是一种折中方案，既能如逆作法一般，减小基坑施工的风险和对周边环境的影响，在施工的同时结合周边道路、管线的施工，又能如顺作法一般，施工工艺相对简单，施工速度优于逆作法。

 

      上海轨道交通 10 号线四川北路车站位于虹口区中心地区，东西斜向穿越四川北路、武进路十字路口。车站为地下 2层（局部 3 层），全长 302 m，宽约 15.6 m~29.6 m。基坑开挖深度标准段和端头井分别为 14.6 m和 17.2 m，基坑围护分别采用厚 600 mm 和厚 800 mm 的地下连续墙，墙深27 m~ 31 m。支撑体系第一道为混凝土支撑，其余各道均为φ609 mm钢管支撑（图 1）。

      我们考虑到车站工况、周边条件等因素，将整个车站分为东、西端头井及中间标准段 3 部分，在采用地下连续墙封堵墙分段后，依次进行施工。车站东、西端头井位于地块内，采用传统明挖顺筑法施工即可，而中间标准段涉及穿越地面交通压力较大的四川北路、武进路十字路口，同时考虑到对周边建筑、管线的保护，该区域采用盖挖法施工。中间标准段为地下 2 层结构，共 3 层板，即：顶板、中板、底板。

      车站盖挖区域基坑开挖深度为 14.6 m，围护采用厚为600 mm的地下连续墙，深度为 27 m。根据设计要求盖挖顶板由 34 根格构柱支撑，格构柱下钻孔灌注桩桩径为900 mm，桩长 27 m。混凝土采用水下混凝土，强度等级为C30，桩顶格构柱伸入钻孔灌注桩 3 m（图 2）。

      该基坑施工流程为：四川北路利用已完成的端头井位置临时翻交→地下连续墙施工→地基加固→格构柱施工→第一层土方开挖→临时钢支撑安装→浇筑垫层→顶板施工→养护后移交交通部门，恢复四川北路正常通行→土方开挖剩余部分→安装各道钢支撑→土方开挖至底板底→浇筑垫层→施工底板→顺筑地下 2 层侧墙及中板→顺筑地下 1 层侧墙，并与顶板连接。

      顶板完成后的剩余土方开挖是本方案中最关键的施工点。由于要全部在顶板及支撑以下施工，两道支撑之间的作业面很小。34 根格构柱均匀分布在顶板下方，间距仅 4 m左右，且因上部道路原因，出入口只能设在顶板道路两侧。所以，我们根据这些难点，采取了以下开挖方案：

      （1）挖土的核心遵循“竖向分层、平面分段”和“先撑后挖、随挖随撑”的施工原则。在这个原则下，设计好土方开挖线路以及挖土、支撑安装间的顺序和搭接流程。

      （2）限定每个区域挖土的时间在 12 h 以内，并随即安装钢支撑。采用这样的挖土方式对控制基坑变形、保护周边环境有较明显的作用。

      （3）在进行盖挖施工前，先要破碎顶板下方的垫层，并拆除顶板施工时遗留的模板、排架，以达到控制挖土、支撑安装间的顺序和搭接。

      （4）由于支撑的竖向间距以及格构柱平面位置的限制，土方开挖采用高度为 2.6 m、挖土量 0.5 m³的坑内小挖机。为了加快水平驳运的速度，我们采用 4~5 台小挖机接力传递翻土。垂直取土时，我们根据基坑开挖的深度逐渐调整，采用大挖机、长臂挖机和抓斗挖机进行施工。

      （5）为了综合立柱桩平面布置以及挖机设备停放位置，项目部将 1 套挖土设备停放在 22 轴北侧，同时将 E至 G轴间 4.2 m区域作为盖挖法挖土东西向主要通道，南北向土方均驳至该通道后运至取土口。另 1 套设备停放在 17 轴北侧位置，根据进度需要，兼顾明挖与盖挖区域的挖土，由西向东进行挖土施工，其线路仍以 E至 G轴间区域作为盖挖法挖土东西向主要通道。

      （6）开挖过程中，考虑到支撑与挖土配合问题，我们在E 至 G轴间挖出 1 条东西向宽约 4.2 m 的通道，两边以 1∶1.5 进行放坡。由于中间通道位置无法完成钢支撑安装，因此需要在基坑南北两侧留土。我们根据每一批土开挖深度，将留土宽度定为 5.3 m~7.8 m。挖土分别由东西两边向中间进行：首先开挖 18～19 轴土方，开挖完毕后，通过挖机及预埋吊钩配合安装钢支撑，支撑经通道水平运输至安装位置；其次开挖 19～20 轴以及 1/17～18 轴；最后开挖 20～21 轴以及 17～1/17 轴，支撑安装方法同 18～19 轴（图 3）。

      整个盖挖区域尺寸为长 30 m×宽 28 m，总面积为840 m²。单井有效抽水面积按 180 m²/ 口计算，需布置 n =A / a=840/180=5 口。我们考虑到该区域内无法施工降水井，故将井位布置在盖挖顶板两侧，其中西侧 3 口，东侧 2 口。

      基坑施工过程中，在开挖上两皮土时，疏干井效果基本能满足挖土需要。在开挖至标高 - 9.4 m（即倒数第二皮土）时，由于两侧疏干井距离间隔较大，基坑中间降水效果相对较差，所以我们采取了增加 1 套轻型井点临时降水的方法，来配合挖土施工的正常进行。

      临时格构柱的位置不仅影响土方挖运，更重要的是会影响临时格构柱和永久梁、柱结构的类型选择和托换方案。

      临时格构柱的设置位置分为两种：一种是偏轴线位置格构柱，另一种是轴线位置格构柱。

      （1）偏轴线临时格构柱单独设置在永久结构柱两侧。在施工永久结构时，临时格构柱起到一个受力托换的作用，待永久结构柱达到设计强度后方可拆除。

      （2）随着施工技术的不断进步，一柱一桩技术不断成熟，轴线位置设置格构柱已经逐步成为大型工程的第一选择。所谓轴线位置设置格构柱，即临时格构柱成为永久结构柱的一部分，永久结构柱是分次施工的复合结构形式。

      当地基承载力不足，而格构柱的设计荷载较大且桩深施工能力有限时，可根据现场实际情况采用两种形式相结合的竖向支撑系统（图 4）。

      由于盖挖法施工对周边道路环境有一定程度的影响，而应急措施实施时，在空间和时间上又有难度，所以，如何确保基坑围护体系的施工质量、如何降低围护体系渗漏水及基坑变形，成为施工时最关键也是最基本的措施。

      若在此基础上，基坑仍发生渗水、流砂现象，应在第一时间采取如下针对性抢救措施：

      （1）如在地下连续墙接缝处发生流砂涌入现象时，应采取的应急措施为：

      ① 涌入量较大时，可对涌入处进行回填土压重堵漏；

      ② 涌入量较小时，可采用超强、快干、快凝的水泥进行封堵，同时注入水玻璃等内部压浆措施；

      ③ 在基坑外侧，采用紧急注浆加固等措施，阻断流砂来源。

      （2）如流砂来源是绕过地下连续墙脚趾，从基坑底部涌上来时，应采取的应急措施为：

      ① 分析承压水方面的原因，加大基坑外侧承压水降水力度，增加降压井的流量。

      ② 对基坑的涌入点采用泥土快速回填，并增加压重，直到流砂、地下水压力和涌入量减至安全为止。