由深圳地铁4A标段施工说开去 中铁十五局集团有限公司 许建付

一、4A标段工程概况

深圳地铁1号线4A标段（老街至大剧院站区间东段）隧道由老街站起，沿解放路西行，穿越广深铁路桥、布吉河、电影大厦，在解放路SK2+260 深圳地铁1号线4A标段（老街至大剧院站区间东段）隧道由老街站起，沿解放路西行，穿越广深铁路桥、布吉河、电影大厦，在解放路SK2+260.000处与西段相接。本区间设计里程为：SK2+001.7～SK2+260.000。区间东段隧道总长为258.3m，马蹄形断面，除1#竖井外，其余均为暗挖法施工。由于受建筑物的限制，本段隧道结构为上下重叠型式。

本标段有三部分组成，即广深铁路桩基托换、人民桥桩基托换和老大区间东段隧道施工。

1、广深铁路桩基托换

本桩基托换工程位置处于地铁一期工程里程SK2+035～+055处，地铁区间隧道直接穿越铁路桥22#桥墩左线承台下一根桩基和铁路桥21#桥墩右线及第三线承台下各4根桩基和接触网电杆一根。需将三条线路的21#桥墩和22#桥墩共6个基础进行托换。如广深铁路桩基托换平面图。

桩基托换采用主动托换，用树根桩作为搭设临时支架的基础，临时支架支撑梁部部分恒载，以保证施工过程中的运营安全。

2、人民桥桩基托换

人民桥桥面宽30m。为14m+20m+14m的普通钢筋混凝土连续梁，桥台为钻孔桩基础。区间隧道从桥北边经过，穿越多跨连续梁桥台东侧人行道下桩基1根。该桩底部1.0m长度处于隧道开挖范围内。

托换结构由四根φ1500钻孔灌注桩及两根托换梁组成，四根φ1500钻孔灌注桩设于桥台背后，由其上的托换梁从被托换桩两侧伸入桥台帽梁以下托换旧桩。如图1-3。

3、老街至大剧院区间（东段）隧道

该段工程包括1#竖井和老街至大剧院区间东段隧道。 老街至大剧院站区间东段隧道全长258.3m，由老街站起沿解放路西行，穿越广深铁路桥、布吉河、电影大厦，在解放路SK2+260.000处与西段相接。

线路位于曲线上，出老街站、过布吉河后拉开左右线间距。区间隧道拱顶距布吉河底约10m，线路最大埋深22 　　线路位于曲线上，出老街站、过布吉河后拉开左右线间距。区间隧道拱顶距布吉河底约10m，线路最大埋深22.0m。代表性断面如图1-4。 　　该段区间隧道范围内上覆第四系全新统人工堆积层（Q4ml）、海积冲积层（Q4m+al）及第四系中更新统残积层（Q2el），主要为粉质粘性土层（1.2～4.1m）、（粉、中、砾）砂层（0～6m）和残积砾质粘性土（0～19.2m）；土层的构造和物理力学性质不均匀，在平面和纵向的变化较大；下伏基岩为燕山期花岗岩（ｒ53），布吉河床下12.0m左右即有微风化层出露。 　　由于地处老部吉河道内，地下水位较高，渗流速度较大。

4、地层加固

由于隧道通过地层软弱松散，开挖高度近14米，设计采用单管旋喷桩配合洞内小导管注浆加固。加固范围为开挖轮廓线以外4米。

5、工程特点

工程位于深圳市繁华商业区，四周高楼林立，地面交通拥挤，车流量大。仅有约3000平方米的施工场地，实际是交通环岛绿地，且上有广深三条铁路线并行通过，地下各类城市、军用和铁路管线密布，1#竖井位于场地中间，与老街车站接头处，有一孔径为3米的钢质污水箱涵横过隧道，工程条件可想而知。

通过以上介绍，很容易给大家形成这样一种印象：即这是一个技术含量很高，综合性强，施工难度和技术难度都很大的一项综合性工程。

首先，单洞双层这种结构形式，在我国地铁建造史上，属首次应用；其次，动载条件下，要分别进行铁路和公路桥梁桩基础托换，特别是铁路桥梁桩基础托换，在国内也没有应用的先例；第三，高地下水位条件下，在含水砂层中进行一般地下工程施工，本身就是非常困难的，进行如此断面的地铁隧道施工，更是不易；第四，在深圳闹市区内施工，在组织管理、协调配合、管线改移、环境保护、污染防治、安全防护等方面本身，对我们就是一种考验。上述工作不仅是我们工作的重点，也是工作的难点。

二、关键技术

这里所说的关键技术是指：为避免工程施工对工程本身或周围建筑物、地面及地下管线或构筑物造成危害，或把其影响控制在容许范围内，所必须采用的、起决定作用的技术措施。就本工程而言，关键技术有以下几项：单管旋喷地层加固技术、冷冻法加固地层技术、桥梁桩基础托换技术、单洞双层地铁隧道综合施工技术以及监控量测技术。

1、地层加固技术

高地下水位条件下，在松散软弱围岩内进行地下工程施工，工程成败的前提条件是对围岩进行有效的加固，和对地下水进行有效的封堵。达到这个目的方法很多，比如注浆法、旋喷法等。如选用旋喷法，则由单管旋喷、二重管旋喷、三重管旋喷可供选择。各种方法的适应性，取决于被加固土体的结构和物理特性。在进行方法选择时，务必结合现场情况，否则，势必事倍功半，甚至造成严重后果。方法选定后，施工参数的确定，也是非常重要的，比如浆液的压力与配比、提钻的速度等，一定要通过现场试桩后确定。其他比如孔位的确定，垂直度的控制等也是非常重要的。本标段施工中就曾采用三重管补强，德国玛丽散堵漏。

2、冷冻法加固地层技术

冷冻法加固地层在煤矿矿建中应用较多，近年来被越来越多地应用于地铁建设中，比如广州地铁、上海地铁，深圳地铁在本标段中也得到了应用。事实上，本标段原设计没有采用冷冻法，而是采用单管旋喷法，1#竖井向西破壁进洞后发现，单管旋喷加固地层的效果较好，但止水效果不理想，原因主要是地层中含有粒径较大的卵石（最大粒径500mm），地下水渗流速度大（采用同位素示踪法测定，地下水漫流时，该段的最大地下水流速达到15m/d）成桩效果不理想，同时不能拆除的地下管沟、检查井等，造成旋喷加固出现盲点或死角。

而竖井向东，即为广深铁路高架桥，其下地质条件较西端差，更有孔径3米的钢质污水箱涵斜跨地铁隧道，造成大范围的旋喷加固盲区，为确保广深铁路高架桥的安全，工程后期，征得业主与设计单位同意，该段采用冷冻法对地层进行加固。冻结法的核心技术是冻结帷幕设计，包括冻结孔深度和间距参数的确定。除此之外，还要考虑以下影响因素：盐水温度、冻结孔终孔间距、冻结壁平均温度和冻土强度。另外，积极冻结温度与维持冻结温度的确定也是非常重要的。

需要说明的是，冻结站正常运转10d后,对12个测温孔分别在5m、10m、15m、20m、25m处进行测温，根据测温资料发现整个冻结段在8～12m深度段水平降温缓慢，其中A、E线最不理想，远小于预期效果，每天降温仅为0.1℃，有时甚至温度回升，冻土平均发展速度仅有7～8mm/d，远小于预期的22 mm/d。经分析系地下水位太高、流速过大所致，竟采取相应措施后，基本正常。这从另一个方面验证了单管旋喷对本地层的不适应性。本次冻结平面如图2-2。

图2-2冷冻平面示意图

3、广深铁路桥桩基础托换技术

广深铁路桥桩基础采用主动托换。首先用以树根桩为基础的支撑体系，将梁托起（如图2-3、2-4、2-5）。进行第一次手里体系转换，这个过程需要对铁路线路进行加固处理。接着，开挖托换梁基础，进行基底处理，施工托换桩和托换梁。

托换桩施工时，须采取降水措施。托换梁底模支架体系，是这个环节的重点。托换梁强度满足后，即可进行第二次手里体系转换，将原承台，支撑于托换梁底模支架上；当托换梁与托换桩完成连接后，即可进行第三次手里体系转换，完成托换。

　　托换的核心技术在于手里体系转换时，千斤顶的加力速度，以及全过程桥梁沉降的实时监控量测。特别注意，原桩断除，不能同时进行。

4、人民桥桩基础托换技术

与广深铁路桥桩基础托换相比，人民桥桩基础托换要简单的多。如图2-5、2-6，当托换桩与托换梁施工完成后，通过顶入上钢板即可实现托换。

5、单洞双层地铁隧道综合施工技术

图2-8-1单洞双层隧道开挖步骤图 区间单洞双层隧道施工，根据新奥法原理，分四个台阶自上而下进行开挖，自下而上进行衬砌，按设计要求进行防水施工处理。这里不多介绍。

施工中要注意的问题是：开挖时要进行超前钻孔；采用台阶法进行掘进；要遵循“先治水，管超前，弱爆破，强支撑，开封闭，勤量测”的原则；钢支撑的拆除应结合围岩变形量测结果进行。

6、监控量测技术

结合工程实际，针对桥梁桩基础托换、隧道围岩变形量测、地表和周围建筑物沉降观测，我们制定了一套监控量测方案，开展了微空间高精度变形监测研究，取得了很好的效果，没有对地面交通及建筑物形成大的危害，地表沉降控制在允许范围内，这里不再赘述。

三、成功的经验

由于业主、设计、监理以及深圳市政府和有关职能部门的正确领导、大力支持和默契配合，加上我们技术准备充分，组织保障有力，在这个复杂的、高度综合的、高技术难度的项目施工中，我们取得了铁（公）路桥梁桩基础托换一次成功；冷冻技术成功运用；单洞双层地铁隧道掘进正常进行；结构衬砌内实外美、不渗不漏；监控量测技术及时可靠；现场管理井然有序等成功的经验。

四、失败的教训

由于多方面的原因，造成单管旋喷加固地层方案，虽经补强堵漏技术处理，仍然没有把握，最后改用冷冻法。既耽误了时间，又增加了投资，甚至造成危害。这是个值得总结和记取的教训。

五、联想与体会

4A标段施工完了，深圳地铁1号线施工完了。但工程施工过程，给了我启发，使我时常陷入有关问题的思考中，今天，借此机会，把我的一些体会，拿出来与大家一同分享，欢迎各位专家批评指正。

1、地下空间利用要有序

随着我国城镇化进程的推进，城市人口急剧膨胀；国家“鼓励汽车进入家庭”的政策，加速了我国汽车工业的发展，汽车保有量急速增加。由此带来了一系列问题，比较突出的是，城市功能恶化，地面交通拥挤。城市交通问题已经成为制约我国大城市发展的瓶颈。与此相对应的情况是：城市交通的发展与城市化不相适应；城市综合交通体系规划不健全，交通形式单一；城市轨道交通发展滞后。

针对上述情况，国家正采取积极措施，大力发展城市公共交通事业，城市轨道交通正处于一个快速发展阶段，并迎着美好的发展前景蓬勃向前。这可以从以下的统计数字看出。自1965年北京地铁第一期工程开工，全国现有通车地铁线路总长约320km，除北京地铁1号线和环线约40km外，其余都是20世纪90年代后修建的。

进入21世纪，发展势头更为迅猛，全国48个百万人口以上城市中，已有30多个城市开展了城市轨道交通的前期工作，在建的8个城市、17条线路，总长约360km。“十一五”期间，全国城市轨道交通投入运营里程将达到1000km左右，2010年——2020年期间，又将新增1000km——2000km左右的城市轨道交通运营线路。所以，联合国的战略专家总结说：在土木工程领域，19世纪是桥的世纪，20世纪是高层建筑的世纪，21世纪将是人类利用地下空间、开发地下空间的世纪。

城市轨道交通，在如此好的发展前景下，我们要做哪些准备？

在目前我国建设管理模式下，从工程建设角度讲，建立相应的管理机制，规范地下空间开发利用行为，使地下空间开发利用科学、合理、有序。

这里说的有序是指：在宏观上，地下空间的开发利用要与城市规划方案相协调、建设周期速度要与城市的经济能力相协调、中心城市与卫星城或郊区要统一规划；在微观上，城市在规划自己的地下空间开发利用方案时，充分考虑各部门、各行业的意见，除平面规划外，还要有统一的纵向规划，象航空部门实行空中交通管制那样，建立地下空间开发利用管制体系，使地下空间开发利用分层次、有秩序地发展。

只有这样，才能避免建设冲突，打破部门或行业壁垒，避免前后工程不相照应，建好就挖，挖了再建，甚至前期工程成了后期工程不可逾越的障碍，必须花重金方可逾越的恶性建设循环，为国家节约建设资金，同时减少建设与施工单位组织协调的工作量。

2、探索科学合理的新的施工承包方式

一方面，在建设项目施工招标前期工作中，标段划分时，除考虑正常的影响因素外，施工单位的经济承受能力，也要给予重视。特别是采用特殊方法施工时，更应该重视这个问题。比如，采用盾构法施工单线地铁隧道时，由于设备成本很大，一台盾构机大约6000万元，寿命周期约为10km，比较而言，标段长度相对较小，即便后续工程跟得上，由于各地方对断面设计要求，存在差别，往往需要对盾构设备进行改造，改造的费用也很高；停下来吧，也需要开支很高的保养维护费，这都增加了施工单位的经济负担。

实际上，施工单位的经济负担，也是国家的经济负担。采用常规方法施工的标段，小标段，大投入的结果，工期提前了，施工单位的经济负担增加了，建设管理单位的管理难度增加了，而且容易引发质量或安全问题，留下后遗症，或引发其他方面的问题。因此，根据施工方法的不同，适当放大标段长度是必要的。

另一方面，“城市施工无小事”。在城市进行地下工程施工，容易引发突发性事件，处理时，需要分秒必争，久拖不决，容易使事态扩大，造成严重后果。这就需要建立一个有效的快速决策机制。在目前的建设管理模式下，采用设计施工总承包的方式，更有利于快速决策。

地下工程施工，每1米长度，地质条件可能存在着巨大的差别，设计变更是正常的。设计变更就是经过现场验证后的设计修正。但是，由于设计变更程序复杂，分层次管理，涉及的机构或问题较多，实施起来，问题很具体。特别是设计或施工方案的重大变更，往往是不到最后时刻，是不能做出决定的。而这时的决定，往往是“亡羊补牢”，没有起到“预防为主”的作用，结果是本不该发生的问题，也发生了。

通常情况下，这时发生的问题，大都具有溃坝效应，让人防不胜防，产生重大影响，造成重大损失，而且责任也难以区分清楚。所以，在目前建设管理模式下，采用设计施工总承包，可以有效减少中间环节，减少信息转递过程中的失真，有利于科学、快速决策，避免走弯路。但设计施工总承包，也存在着许多方面的问题，不是一把万能钥匙。因此，改革建设管理模式，积极探索科学合理的新的施工承包方式，是我们面对的、需要认真研究解决的问题。

3、培养造就一批高素质的组织指挥与管理的专门人才

我国城市轨道交通的发展，只有40年的历史，但与发达国家100多年的历史相比，我国的设计施工并不落后。1986年施工的北京地铁复兴门折返线，用暗挖法，成功通过长安街浅埋段，首创了“浅埋暗挖法”，用事实纠正了前苏联专家20世纪50年代“北京不能采用暗挖法施工地铁隧道”的错误论证。该方法至今处于国际领先水平。其它方法比如：明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉埋法也都达到国际先进水平。

与此同时，隧道辅助工法与新材料的发展也与时俱进，特别是底层加固与止水、超前地质预报等方面的技术创新与进步，进一步扩大了传统的隧道施工方法的适应性，以前不能实现的，如今实现了，以前不能涉足的地层，如今通了地铁。工法的组合多了、工程师的选择多了，随着城市轨道交通的不断发展，可以预料，难度超过深圳地铁4A标段的工程项目，层出不穷。

这样的工程谁来组织？谁来管理？谁又能胜任？工法的组合多了、工程师的选择多了，这就要求必须做出正确的选择。经验是不可或缺的，仅靠经验又是不够的。必须依靠一批高素质的组织指挥与管理的专门人才，只有这样适应城市轨道交通的发展，才能占领市场先机。因此，培养造就一批高素质的组织指挥与管理的专门人才，是势在必行的任务。

二〇〇五年七月