［摘  要］韩国首尔地铁 9 号线 913 标段的高速巴士客运站地铁站采用管幕法( TRCM) 和格构拱法( CAM) 联合的施工方法，在恶劣的地质条件下和十分拥挤的市内成功修建了韩国最大的暗挖地铁车站。该车站 2009 年投入使用，获得多项奖励，亦标志着新开挖技术的成功应用。

［关键词］地铁车站; 暗挖; 管幕法; 格构拱法

 

      首尔地铁 9 号线首期段于 2009 年 7 月建成通车。这条新地铁线沿汉江南岸敷设，连接金浦国际机场和高速巴士客运站以缓解首尔东西部的交通压力。首尔地铁 9 号线二期和三期工程正在施工中，将分别于 2013 年和 2015 年建成。首期段全长25. 5km，共有 25 个地铁车站( 见图 1) 。首期段 913标段由双龙工程建设有限公司施工，该标段包括两个地铁车站( 922 和 923 地铁车站) 和长 1. 78km 的地铁区间，如图 2 所示。

      913 标段简介: ① 施工工期 2002 年 11 月—2009 年 7 月( 约 81 个月 ) ; ② 合同金额 约 1. 6 亿美元; ③工程范围 1. 78km 地铁线路包括两个地铁车站; ④施工方法 明挖法、新奥法( NATM) 、管幕法( TRCM) 和格构拱法( CAM) 。

 

      913 标段的 923 号地铁站命名为高速巴士客运站地铁站( express bus terminal subway station) ，位于城市生活、文化和交通中心。该地铁站长 200m、宽29. 6m、高 20. 85m，是韩国最大的暗挖地铁车站。工程附近有首尔高速巴士客运站、综合商场、邦浦购物中心、大型地下购物中心和两条现有的地铁线。在这些商业和公共区周围还有多幢高层综合住宅楼和数条交通繁忙的宽 8 ～ 10 车道的城市道路，如图 3 所示。高速巴士客运站地铁站( 923 号地铁站) 简介: ①施工工期 2003 年 5 月—2009 年 7月( 约 75 个月) ; ②合同金额  约 7 000 万美元; ③施工 方 法   采 用 管 幕 法 ( TRCM ) 和 格 构 拱 法( CAM) 。

      地质勘探工作在 2002 年进行，采用多种地质勘探技术以探明地下建( 构) 筑物位置和地层情况。地震调查采用的物探技术包括多频地层透视雷达( GPR) 和多通道地面波分析方法。由于供水管和燃气供气管等，电阻法技术不适宜采用。最大钻孔深度达到 47m。图 4 为钻孔取芯的勘探成果，图 5为 923 号地铁站段的典型地质分层( 带) 。

      根据地质勘探结果，勘探地区的地层由相对平缓的沉积层构成，施工场地地面以下地层主要由 4层组成: 回填土、汉江冲积层、风化岩层和不同强度的片麻岩基岩，断裂面和交接面存在裂隙和风化。回填层一般由密实砂和砾石组成。由于回填土层位于城市环境，亦可能含有各种城市垃圾。汉江冲积层包括黏土、淤泥、砂和砾石。在车站范围西端的黏土和淤泥层厚达 2. 0 ～ 5. 0m。基岩由京畿道片麻混合岩组成，片麻岩层的倾角一般为东南方向。片麻岩基岩的变形模量大约在风化岩的 255MPa 至中风化岩的 8GPa 之间变化。地下水位在 － 7. 9 ～－ 9. 1m，以及冲积层地下水侵入主要路径的渗透系数在 1. 0 × 10^{－ 2}～ 2. 0 × 10^{－ 2}cm / s。

 

      由于现有建 ( 构) 筑物复杂，且靠近周边建筑物，施工期间引起临近建筑物破坏的可能性极高。施工现场附近交通亦已严重拥堵。再者巴士快线总站地铁站必须在图 6 所示的首尔地铁 3 号线隧道以下 15cm 和既有大型地下购物中心下方施工。隧道拱顶位于冲积层，由于施工场地靠近汉江而存在大量的地下水，隧道施工入口稳定性可能会降低。

      考虑到这些制约条件，不能采用传统的隧道开挖技术。新奥法( NATM) 引起旧建( 构) 筑物破坏的可能性极高，特别是在钻孔和爆破期间。由于隧道长度相对较短，仅为 200m，采用 TBM 或盾构 TBM在经济上不可行。

      因此，决定组合 管 幕 法 ( TRCM) 和 格 构 拱 法( CAM) 两种不同的隧道开挖技术。这种组合工法占用地面施工的空间最小，在开挖隧道之前，通过设置支护构件使施工影响减至最小。下面详细叙述这种组合工法，并在图 7 列出其总体工序。

      1 ) 管 幕 法 ( tubular roof construction method，TRCM) 管幕法结构为格构拱法设置了 4 个始发和接收腔室，如图 8 所示的腔室在格构拱法结构完工后转为联络通道和通风设施。施工过程首先沿八车道边上的人行道空置空间，采用临时土层支护结构施工 4 个顶进竖井。然后采用管幕法由顶进竖井施工 4 个箱形隧道。管幕法结构施工开始于在顶进竖井装设顶进导向架、反力墙和顶进设备。随后，采用 2 台液压千斤顶( 最大顶推力5 000kN/台) 将Ф2. 5m 长廊管顶入土层。然后用圆形的 H 型钢沿长廊管内腔进行加固以防止钢管开切口时发生屈曲，在长廊管的表面连续开切圆形口作为顶棚管顶进的闸口，Ф1. 5m 的顶棚管由长廊管内腔横向顶出。顶棚管施工完成后，开挖长廊管底部空间并施作 1. 5 ～ 1. 6m 厚槽壁。长廊管、顶棚管的内腔和槽壁采用低水化热和高性能水泥进行浇筑。开挖施工完成后，修建 TRCM 结构的顶棚以形成完整的TRCM 结构( 见图 9) 。

      2) 格构拱法 ( cellular arch method，CAM )   格构拱法通常用于浅埋隧道的施工。该工法的第 1 步是顶入钢管; 之后在 TRCM 结构中安装顶进导向架、反力墙和顶进设备，把大直径钢管(Ф2 000mm)顶进至地下地铁车站的上部。这些钢管在首尔地铁 3 号线和既有的地下综合商业中心以下 15cm 穿过。钢管通过一排大型横肋承载，这些横肋亦构成了车站隧道的顶拱。然后采用精密控制爆破法开挖下部 2 个导洞，同时采用连续分步施工车站侧墙。接着通过安装桁梁把上部结构和下部结构连接在一起，完成剩余土体开挖和收尾工作后，923 号车站建成。CAM 结构有两个典型横断面，如图 10 所示。图 11 为 CAM 结构的施工顺序。

      Ⅰ型横截面为在邦浦购物中心下方的横截面，Ⅱ型横截面为与地铁 3 号线交叉的横截面，由于现有的地铁 3 号线在Ⅱ型横断面以上只有 15cm 空间，所以Ⅱ型横断面的尺寸比Ⅰ型横断面小。

      1) 地下水涌入 本项目工地十分靠近汉江，施工期间主要受到地下水影响。由于地下水通过冲积层从汉江涌入，需要用深井作为防止地下水涌入的措施。但在施工工地附近没有足够空间施工深井，因此只能在槽壁内每隔 6m 设置深井。如图 12所示，在长管内开孔采用油压千斤顶把Ф1. 5m 钢管顶至基岩( 深 8. 0m) ，并进行同步注浆，减少地下水影响的同时也增加土体稳定性。

      2) 钢管导向定位控制 因为钢管和地铁 3 号线的间距只有 15cm，钢管的位移要严格控制在 2cm以内。钢管的导向定位也是 TRCM 和 CAM 结构质量和稳定性的关键因素。因此，在反力墙上设置激光水准仪，在钢管前端头设置激光靶，同时在前端头和连接管之间又装设 4 台液压千斤顶随时调节钢管顶进方向( 见图 13) 。

      本文介绍了采用 TRCM 和 CAM 联合工法修建地铁车站隧道的设计和施工方法。车站隧道在恶劣的地质条件下和拥挤的地区内施工，因此，创造性采用了 TRCM 和 CAM 联合工法。在施工期间针对出现的一些技术问题采取相应的防控措施，成功地建成如图 14 所示的地铁车站并于 2009 年投入使用。这项工程获得了多项奖励，包括 2009 年 ICE( 英 国 土 木 工 程 师 学 会) “文 莱 奖”( the Brunel Medal) 和 2009 年韩国著名土木工程机构 KSCE ( 韩国土木工程学会) 的杰出土木工程结构最高奖( the Grand Prize) 。其亦标志着新开挖技术的成功应用。可为地下开挖技术和其他工程师提供参考和借鉴。译自: 韩国隧道和地下空间 2011( 韩国隧道和地下空间学会)