深圳地铁3号线西延段区间施工工法研究

潘红兵

中铁隧道集团三处有限公司，深圳 518052

深圳地铁3号线西延段区间施工工法研究

潘红兵

中铁隧道集团三处有限公司，深圳 518052

本文以深圳地铁3号线西延段区间的特点为出发点，结合该段区间线路的周边环境与地质条件，结合工程造价和施工工期的要求，讨论不同条件下地铁区间施工的重点和难点，有针对性地选择施工工法。

地铁；区间；工法

1.概述

深圳市轨道交通龙岗线（3号线）工程的全线是由福田区的益田村至龙岗的双龙，总长约41公里，设车站30座。分两期建设，一期工程（即在建段）由红岭至双龙，线路长约32.86公里，设车站22座。二期工程（即西延段）工程由益田至红岭，线长约9公里，设车站8座。预计2011年6月30日建成通车。

深圳地铁3号线西延段全线均在福田区范围内敷设，线路南起益田村，沿民田路北上，至红荔路后东行，顺红荔路东行至深圳图书馆附近与在建工程红岭站相接，均为地下线。地下区间隧道线路总长6856.649m，左、右线隧道总长：13717.874m。其中正线（右线）隧道：明挖法隧道线路长度为349.403m，占总长2.5%；盾构法隧道线路长度为12207.211m，占总长89.0%；矿山法隧道线路长度为1161.26m，占总长8.5%。

各地下区间分别如下：

（1）益田站～石厦站区间隧道（简称：益石区间）及一座联络通（通道内设泵房），左、右线分别长724.22m、729.38m，单线隧道总长为1453.6m。

（2）石厦站～购物公园站区间隧道（简称：石购区间）及一座联络通道，左、右线分别长923.289m、923.17m，单线隧道总长为1846.459m。

（3）购物公园站～福田站区间隧道（简称：购福区间）及一座联络通道，左、右线分别长640.622m、640.65m，单线隧道总长为1281.272m。

（4）福田站～少年宫站区间隧道（简称：福少区间）及2 座联通道（其中1 座在通道内设泵房），轨排井及中间风井。左、右线分别长1341.138 m、1321.75 m，单线隧道总长为2662.888m。

（5）少年宫站～莲花二村站区间隧道（简称：少莲区间），左线全长580.461m；右线全长579.799m。隧道总长1160.26m。

（6）莲花二村站～华强北站区间隧道（简称：莲华区间）及3 座联络通道（其中1 座在通道内设泵房），中间风井及风机房，华强北站～中心公园站出入线（设泵房1 处）。左、右线分别长1658.018 m、1657.9m，隧道总长为3315.918m。出入线长398.403m。

（7）华强北站～上步中路站区间隧道（简称：华上区间）及1 座联络通道，左、右线分别长688.672 m、699.2m，单线隧道总长为1387.872m。

（8）上步中路站～红岭站（本次设计终点）区间隧道（简称：上红区间），左线全长304.805m；右线全长304.80m。单线隧道总长为609.605m。

（9）华强北站～中心公园站出入线双线隧道长398.403m。其中与正线（右线）合建为三线隧道段长度315.11m，出入线左、右合建为双线隧道段长度83.293m。

2.区间工法综合性分析

2.1 周边环境

地铁3号线西延段全线均在福田区范围内敷设，线路南起益田村，沿民田路北上，至红荔路后东行，顺红荔路东行至深圳图书馆附近与在建工程红岭站相接，均为地下线。沿线大多建筑物密集，高楼耸立，商业繁荣，人流密集，道路纵横交错（主要道路有石厦二街、石厦北二街、富民路、滨河大道、民田路、福华四路、福华三路、福华一路、深南大道、福中三路、福中路、福中一路、红荔西路、彩田路、皇岗路、红荔路、华富路等），地面交通繁忙。深圳地铁1 号线、4 号线、广深港客运专线、福田河河道穿行其间并横跨地铁3号线西延段区间线路；隧道上方及道路两侧建筑物密集，特别是在益田村站～石厦站段穿越石厦村居民自建房、地面建筑物密集。线路沿石厦二街及石厦北二街路行进，路面交通繁忙，地面道路狭窄,地下管线纵横、施工场地布置较困难。同时该段线路临近深圳黄埔学校小学和中学部、深圳儿童医院、深圳少年宫、深圳图书馆、深圳中心公园等公益场所及文卫单位。沿线居住小区密布，客流十分集中。可见，本段区间隧道是地铁3号线全线工程难度及风险最大的地段，尤其是益田村站～石厦站区间，地表建筑物密集，整段区间隧道下穿4～9 层房屋约29 栋，根据现场走访调查，隧道穿越的建筑物除2栋房屋有深约9～10m 的桩基础外，其余均为整体扩大基础（均为居民自建房，无准确资料可收集）。施工时必须采取切实可行、强有力的工程措施，妥善处理地铁与既有建筑的关系，确保施工及运营期间地铁和既有建筑物的安全。

2.2 地质概况

1）益田站～石厦站区间

该段区间主要在石厦村房屋群及石厦北二街穿行，区间周边环境复杂。隧道所处地层主要为砂质、砾质黏土<6-2>，全风化花岗岩<12－1>，强风化花岗岩（土柱状）<12－2－1>中通过。地下水主要为第四系孔隙水、基岩裂隙水。工程地质条件较差。

2）石厦站～购物公园站区间

区间隧道通过的地层大多为强风化花岗岩<12-2>、强风化花岗岩（土柱状）<12－2－1>，全风化花岗岩<12-1>，地质条件较差。在石厦站端Z（Y）CK4+379.63 ～+592 段长212.37m 隧道在花岗岩强～弱风化中穿过，隧道拱顶局部在花岗岩残积土层中，地质条件相对较好。

3）购物公园站～福田站区间

该段区间主要沿民田路敷设（横穿深南大道），地下构筑物较多（主要有电力电缆隧道、地铁1 号线区间盾构隧道、城际线等），地面交通繁忙。隧道基本上都在全风化花岗岩<12－1>、强风化花岗岩（土柱状）<12－2－1>、强风化花岗岩<12-2>中通过。工程地质条件较差。

4）福田站～少年宫站区间

区间隧道大多在强风化花岗岩（土柱状）<12－2－1>，全风化花岗岩<12-1>地层中通过，工程地质条件较差。在少年宫站进站端Z（Y）CK7+491.82～+566 长74.18m 范围区间隧道穿越地层为强～微风化，工程地质条件较好。

5）少年宫站～莲花二村站区间

区间隧道穿越地层均为中～微风化花岗岩地层，工程地质条件较好。

6）莲花二村站～华强北站区间及华强北站～中心公园停车场出入线

隧道大多在砂质砾质黏土<6-2>、强风化花岗岩（土柱状）<12-2-1>、全风化花岗岩<12-1>地层中通过，工程地质条件较差。在莲花二村站出站端Z（Y）CK8+505.4～Z（Y）CK8+761.71段长256.31m，洞身穿越花岗岩强～微风化层，局部穿越花岗岩残积土及全风化地层，隧道开挖面上软下硬，下部的中～微风化花岗岩强度很高。

7）华强北站～上步中路站区间

区间隧道穿越的地层主要为粉细砂层<3-2>、中粗砾砂层<3-3>、砂质、砾质黏土<6-2>、全风化花岗岩<12-1>、强风化花岗岩（土柱状）<12—2—1>地层中穿过。地质条件差。

8）上步中路站～红岭站区间

区间隧道穿越的通过的地层主要为花岗岩残积土及全、强（土柱状）风化地层，地质条件较差。总之，本段区间隧道所处的周边环境较复杂，工程及水文地质条件差，必须选择与之相适应的施工工法和辅助工程措施，才能保证施工安全，减少对环境的破坏，保证施工工期。

2.3 施工方法

施工工法对结构的确定和地铁土建工程造价有决定性影响。

施工工法的选定，一方面受沿线工程地质和水文地质条件、环境条件（地面建筑物和地下构筑物的现状、道路宽度、交通状况）等多种因素的制约，同时也会对工程的难易程度，工期，造价，运营效果等产生直接的影响。

由于采用盾构法较矿山法施工具有施工风险相对较小、对房屋基础保护相对较好、地面沉降控制较好、对环境的影响较小、工程投资较省等优点。根据沿线区间的周边环境、工程及水文地质条件， 虽然采用盾构法施工也存在一定的风险和不可预见性，但只要在施工前，对地层条件、周边环境进行充分的调查研究；对各种可能遇见的情况，做好应急处理措施；根据地层条件和周边环境选择合适的盾构机和配置合理的盾构刀盘和刀具，控制好盾构机的掘进参数，以上采用盾构施工的缺点就可以克服和弱化，可以较好地避免在该段区间采用矿山法存在的风险和施工难度。

由于少年宫站～莲花二村站区间隧道穿越地层均为中～微风化花岗岩地层，工程地质条件较好，采用矿山法施工。

其余区间隧道均采用盾构法施工（其中有3个区间隧道局部有穿越微风化地层段，采用矿山法通过车站端头完成隧道开挖及初支施工，盾构通过时拼装管片）。

3.地铁三号线西延段区间工法选择的主要控制因素

3.1 周边环境

益田站～石厦站区间下穿石厦村房屋建筑群，大部分上部为框架结构，下部为浅基础（少数为桩基础），为确保施工安全并减少隧道施工对周边环境的影响，故选择盾构法施工。

益田站～石厦站区间石厦站端，天虹商场地下室基坑锚索侵入隧道范围，采用盾构掘进较困难，故选择矿山法开挖，截除锚索后盾构空推拼装管片的方式施工。

购物公园站～福田站区间下穿地铁1号线隧道，且地铁1号线已处于运营阶段，两者之间净距最小为1.2m，为确保施工安全并减少对地铁1号线运营的影响，故选择盾构法施工。

尚有大部分沿现状道路下穿，为减少对地面交通的影响，故选择暗挖法施工，由于盾构法能更好控制地表沉降，故一般选择盾构法而不是矿山法。

3.2 地质条件

表1 深圳地铁3号线西延段区间工法一览表

从西延段沿线地层情况及特性看，几种工法多能普遍使用，但由于已选择盾构法作为最主要的工法，所以隧道穿越硬岩的强度成为衡量工法选择恰当与否的重要指标，一般通过线路纵坡调整避开隧道硬岩，最典型的是莲花村站～华新站区间，对线路调整难于避开硬岩地段，主要考虑矿山法开挖盾构空推拼装管片的方式，其中数段区间均有类似情况，若硬岩强度稍低或范围稍小，则选择盾构直接通过的方式施工，比较典型的是福田站～少年宫站区间，另外一个需要考虑重要因素是球状风化体的分布，主要由承包商根据球状风化体的分布及特性，结合自身盾构机配置和施工水平，采取地面爆破或冲孔清除，或者选择盾构直接通过的方式施工。

少年宫站～莲花村站区间由于隧道穿越地层主要为中微风化花岗岩，地质条件较好，故选择矿山法施工。

3.3 工程造价

根据目前国内类似工程的情况统计，一般来说，明挖法隧道造价比矿山法及盾构法隧道造价相对较低。明挖隧道的造价受线路埋深影响较大，所以西延段只考虑在线路埋深较浅以及其他暗挖法隧道难于实施的情况选择明挖法，其中包括出入段线隧道及莲花村站～华新站区间配段。

3.4 施工工期

一般来说，盾构隧道施工进度较快，约180m/月，西延段工期较紧，普遍选择盾构法施工，但也存在实际施工过程中，由于各种原因盾构法不能确保工期的条件下，选择矿山法代替盾构法施工的情况，比如石购区间。

3.5 施工场地

通红区间原设计考虑盾构法施工，后由于无法落实盾构始发场地，故改为矿山法施工。

4.地铁三号线西延段区间工法选择的结论

施工工法对结构的确定和地铁土建工程造价有决定性影响。

施工工法的选定，一方面受沿线工程地质和水文地质条件、环境条件（地面建筑物和地下构筑物的现状、道路宽度、交通状况）等多种因素的制约，同时也会对工程的难易程度，工期，造价，运营效果等产生直接的影响。

由于采用盾构法较矿山法施工具有施工风险相对较小、对房屋基础保护相对较好、地面沉降控制较好、对环境的影响较小、工程投资较省等优点。所以选择盾构法作为西延段施工的首选工法，对地质条件总体较好的区间，则选择矿山法施工，若局部隧道侵入硬岩或地下构筑物侵入隧道范围内，则根据具体情况选择矿山法开挖盾构空推拼装管片的方式施工。在盾构法或矿山法隧道难于实施的情况，比如线路埋深较浅，则选择明挖法施工。

深圳地铁3号线西延段区间工法选择情况汇总如表1

[1] GB 50307—1999.地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范[S].

[2] GB 50299—1999.地下铁道工程施工及验收规范[S].北京：中国计划出版社.2004

[3] 铁道第二勘察设计院.地铁工程设计指南[M].北京：中国铁道出版社.2002[4] 北京城建设计研究总院.GB 50157—2003 地铁设计规范[S].北京：中国计划出版社.2003

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.023