治癒城市地鐵建設的「陣痛」——軟土地層地鐵車站非開挖：技術篇之「盾構型」

小編語

上周，小編為您介紹了非開挖車站施工技術的背景與起源。然而，非開挖車站在硬岩和硬粘土、堅硬砂礫層中實現非開挖施工較為容易，而到了地層軟弱、環境條件複雜、苛刻的軟土地層中，非開挖施工便沒那麼容易了。軟土中有哪些非開挖施工的方法呢？待小編為您一一介紹！

在硬岩和硬粘土、堅硬砂礫層中實現非開挖施工比較容易，以紐約為例，用相對粗放的礦山法就能夠實現功能不錯的非開挖車站。

在硬岩地層中使用礦山法，建設非開挖車站的施工場景與非開挖車站設計模擬圖。

同時，硬岩/硬土地層非開挖施工體系與軟土有體系有一定對應關係，但裝備和具體作法差異很大，無法通用。

硬岩地層非開挖設備

目前，可應用於軟土地層的非開挖車站施工方法大致包括：盾構（頂管）型、管幕型、擴挖加固型。當然，目前的案例基本都是明挖與非開挖的組合；不同非開挖工藝之間也進行優化組合，如芝加哥地鐵的明挖+盾構+加固擴挖。

芝加哥地鐵的明挖+盾構+加固擴挖組合施工

作為非開挖技術積累最深厚的工法，盾構法與頂管不僅用於地鐵區間隧道的施工，也被大量直接或間接地應用於地鐵車站的施工。一起來了解一下吧！

「盾構型」車站施工技術

採用盾構或頂管一類的全斷面掘進機構築車站軌行區和部分站台空間的機械化工法，各國中尤其以日本工法繁多,技術先進。

工法發展

多年以來，盾構法修建車站在日本得到了大量的應用和發展，據統計，日本有大約400座地鐵車站，其中16座採用了盾構法施工。

日本地鐵單圓盾構施工案例

日本地鐵三圓盾構施工案例

部分盾構法施工案例，上下滑動查看

日本第一個盾構法車站——東西線木場站開通於1967年，站台區為兩條單圓盾構，後來逐漸演變出雙圓、3圓、H&V等形式。

採用雙圓形式的JR京葉線京橋站

採用H&V形式的大江戶線（12號線）六本木站

工程案例

東京副都心線(13號線)西早稻田站布局類似上海地鐵14號線靜安寺站，避免地面房屋拆遷，採用2條?8.1外徑圓隧道作為站台層主體（250m/167m），站台寬度約3.5m，至2015年，該站日均客流約3.5萬人。

東京地鐵12號線（大江戶線）飯田橋站，建址環境類似上海徐家匯。

採用非開挖施工的原因不僅是因為地面交通繁忙，而且該站軌行區下穿運營中的有樂町線和南北線。

站台寬度9.5m。區間貫通後需替換立柱，正式立柱間距5m。

為實現不佔路施工，3圓盾構推出了190m半徑急曲線。

大阪7號線（長崛鶴見綠地線）OBP站和東京7號線（南北線）白金台站採用可脫卸型三圓盾構，該形式經濟性略強，而使用功能則略遜一籌。

前景與局限

盾構和頂管法是最適合上海地質條件的工法，也是技術積累最深厚的工法。同時，超大直徑土壓平衡（單圓）盾構在上海工藝較為成熟，空間嚴重受限時，可考慮矩形或多圓。

「盾構型」車站可以保證橫向過路道路非開挖施工，但工作井如明挖一般仍需佔據道路。

同時，應該注意日本盾構法車站應對大客流方面的教訓，例如，東西線木場站早年使用盾構法建設，站台寬度僅3m，近年客流增長到7.5萬/d時終於不堪重負，存在安全隱患，被迫再次使用擴挖加固法進行改造。

此外，還應注意「盾構型」車站施工的配套工藝研究，例如使用VSM工法解決風井問題，採用大坡度頂管解決出入口問題等。

下期，小編將繼續帶您走近其他軟土地層非開挖車站施工技術，敬請關注哦！

感謝隧道股份上海隧道總工程師

朱雁飛 提供技術支持與指導

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