工程实践
技术研究应用
李爱东1，邓永忠2
（1. 中国铁路设计集团有限公司，天津 300142；2. 深圳地铁建设集团有限公司，广东深圳 518026）
摘 要：通过介绍深圳地铁14号线肿瘤医院站“先隧后站”的工程实践，比选小盾构先行矿山法扩挖车站与小盾构先行大盾构扩挖车站2种工法，体现出大盾构扩挖车站工法的安全性、经济性与适用性。为保证大盾构扩挖车站工法的成功应用，文章重点阐述过站段区间小盾构玻璃纤维筋管片及管片内部回填的工程技术要点，以及大盾构扩挖施工时盾构机选型、掘进等实施要点，旨在为后续类似工程提供借鉴和参考。 关键词：地铁车站；先隧后站；小盾构先行；大盾构扩挖
中图分类号：U215.7
作者简介：李爱东（1968—），男，正高级工程师
1 引言
现阶段地铁修建的常规工序是“先站后隧”，即利用已完工的车站主体结构进行区间盾构施工，待盾构施工完成后再行封闭车站。但实际工程中，受车站未按期动工等不可控因素影响，容易出现盾构站外停机，而长时间停机等待对盾构施工安全及隧道贯通影响很大。因此，为减少“洞通”对工期的影响，“先隧后站”施工方法（即盾构区间隧道先行掘进通过，再施工车站）顺势而出[1]。
“先隧后站”工法国内外均在不断探索和研究，苏联列宁格勒地铁工程首次采用，其后日本、英国、美国等地铁工程也先后应用类似工法。国内广州地铁5号线五羊村站“明挖法扩挖”、
6号线东山口站“矿山法扩挖”修建车站，北京地铁14号线也采用“PBA 矿山法扩挖”修建车站。现阶段“先隧后站”工法主要为明挖法或矿山法扩挖盾构隧道[2-5]。矿山法扩挖车站断面尺寸、形状灵活，但施工安全风险高，作业环境恶劣，施工工期长。明挖法扩挖车站空间开阔、施工方便，但对地表影响大，施工工期长。而盾构法施工风险低，机械开挖速度快，施工工期短，对于扩挖车站具有极大的应用价值[6]。本文依托深圳地铁14号线肿瘤医院站“先隧后站”的实际工程，介绍 “
龙年社区先隧后站”盾构法扩挖车站技术要点与工程成果。2 车站条件分析及线站位方案
2.1 工程概况
中国医学院科学院肿瘤医院深圳医院（以下简称“肿瘤医院”）位于龙岗区宝荷路南侧，是深圳市政府医疗卫生“三名工程”重点项目，用地面积9.6万m 2，总建筑面积约14万m 2。根据规划，肿瘤医院附近有在建14号线和规划23号线。其中，14号线以750 m 曲线半径的区间隧道从肿瘤医院南侧通过，未在肿瘤医院设站。23号线为远期线路，沿肿瘤医院北侧宝荷路敷设。14号线于2018年初全面开工建设，计划2022年底通车运营。增设肿瘤医院站位于14号线大运站至宝荷站区间，设置2座区间风井。增设车站时风井主体结构已施工完成， 2号风井往肿瘤医院方向已完成盾构施工220 m 。
2.2 线站位方案研究
原线位肿瘤医院站附近线路平面直线段仅115 m ，经过优化线路平面布置，增设肿瘤医院站后缓和曲线
通过对自然山体的形态折线形的建筑手法，打造一个景观式所示。
大盾构扩挖车站“先隧后站”工程实践
肿瘤医院站采用“先隧不宜选用明挖法扩深圳地区常种扩挖车站方案
示意分别如图5、图6所示，其工法对比详见表1。
根据表1工法对比，矿山法扩挖车站方案的施工风险较大盾构扩挖车站方案更高，且施工质量较差；同时，矿山法扩挖车站方案工期较长，无法满足工期节点要求，而大盾构扩挖车站方案不影响14号线试运营时间；且在造价方面，矿山法扩挖车站方案要稍高于大盾构扩挖车站方案。通过综合比选，肿瘤医院站采用小盾构先行大盾构扩挖车站的“先隧后站”方案。
大盾构扩挖车站施工属国内首创，几乎无类似工程可供参考。通过文献调研及工程经验梳理[7-11]，为保证大盾构扩挖车站的可行性，需对肿瘤医院站范围内先行
图1 肿瘤医院站线路规划
R 750 m
R 750 m
图3 肿瘤医院站线路纵断面
95
90858075706560555045403530252015105
m
m
m
m
23
丙酮酸激酶58
高程/ m
图2 肿瘤医院站周边环境
1号风井（已施工）
2号风井（已施工完成，盾构已始发）
R R 750 m
750 m
表1 “先隧后站”暗挖法扩挖车站工法对比
对比项目
矿山法扩挖车站方案
工程风险
（1）施工风险高，车站主要位于土状状强风化砂岩，地质条件差，含水量丰富帷幕注浆止水效果较难保证
（2）线间距较小，车站采用矿山法施工易导致掌子面坍塌或突泥涌水 （3）施工风险可控性差
施工质量 人机结合施工，衬砌支模现浇，施工质量较差
工期影响 洞通时间延后8.5个月，全线运营时间滞后
经济指标/万元·m
-2
约2.02
图4 大里程端地面厅景观图
图5 小盾构先行矿山法扩挖车站方案（单位：m ）
图6 小盾构先行大盾构扩挖车站方案（单位：mm ）
区间右线
区间左线
块状强风化砂岩局部中风化砂岩
回填混凝土
大盾构管片外径8 500，内径7 800
拟采用玻璃纤维筋混凝土管片
小盾构管片(外径6 700，内径6 000)
φ6
000
φ
6 7
00
φ7
80
φ8
500
帷幕注浆
初期支护
二次衬砌
管幕
23.2
5.48.9
6.9
8.9
6.9
9.2
4.3 大盾构扩挖实施要点
4.3.1 大盾构机选型
车站大盾构穿越地层变化较大，洞身主要穿越土状、块状强风化砂岩，局部有中风化砂岩，大盾构掘进以及盾构机损坏等问题下措施。
列车运行时刻表
（1）做好补充地质勘探孔，明确地质情况。掘进过程中不断观察出土情况图7 小盾构玻璃纤维筋管片内部分层分段回填示意（单位：mm ）
a 纵剖面
b 横剖面
回填施工方向回填施工方向
玻璃纤维筋管片11
12
13
14
1516
111213141516
6 000
6 000
6 000 6 000 6 000 6 000 6 000 6 000 6 000 6 000 6 000 6 000 6 000 6 000
1 000
2 000
3 000
4 000
5 000
C15 素混凝土回填
C15 素混凝土回填
C15 素混凝土回填
C15 素混凝土回填
食蚜斑腹蝇C15 素混凝土回填C15 素混凝土回填C15 素混凝土回填
1 000
2 000
3 000
4 000
5 000
1-12-23-34-45-56-6
层分段回填C15素混凝土，回填密实度满足要求。大盾构采取大分体始发技术，扩挖掘进拼装标准大盾构管片，始发段掘进速度为2～3环/天，正常段掘进速度为4～5环/天，掘进状态正常，管片结构变形稳定，满足盾构法支护要求。大盾构出渣渣样中存在φ8～φ10 mm钢筋段，但未见成型的玻璃纤维筋，表明玻璃纤维筋管片及大盾构刀盘刀具等共同保证了大盾构扩挖掘进效果。
本站小盾构先行大盾构扩挖车站施工工法的成功应用，解决了区间先贯通、后盾构施工大跨空间的技术问题，同时在控制成本的前提下大幅缩短了工期，为通车运营创造了有利条件。
6 结论
（1）肿瘤医院站位于半山腰，站体埋深大、地质条件差、含水量丰富，小盾构隧道先贯通之后，车站采用大盾构扩挖相比于矿山法扩挖施工更安全、成本更低，且效率更高，因此小盾构先行大盾构扩挖车站工法对于肿瘤医院站更加适用。
（2）为确保工程实际落地，对小盾构和大盾构均采取了专项处理：过站段区间小盾构采用了易被切削的玻璃纤维筋管片，并在大盾构施工前对小盾构管片内部进行了密实回填（回填前拆除小盾构管片螺栓）；大盾构采用复合式土压平衡盾构机施工，并根据实际掘进环境优化了盾构刀盘刀具等。通过专项处理，有效保证了大盾构扩挖车站工法的成功应用。
（3）肿瘤医院站“先隧后站”的工程实践是大盾构扩挖车站工法首次应用于实际工程的范例，既是在技术层面上的突破，又带来了较高的经济效益，可为后续类似工程施工提供参考与借鉴。
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收稿日期 2021-08-30
责任编辑党选丽Research and application of excavation technology of small shields ahead of large shields in subway stations
Li Aidong, Deng Yongzhong Abstract: By introducing the practice of the “tunnel before station” project for the Shenzhen metro line 14 Tumor Hospital station and comparing two construction methods of station construction methods of expansion excavation through small shields ahead of the mine tunneling method and the station construction method of expansion excavation through small shields ahead of large shields, the safety, economy, and applicability of the construction method of the station construction method of large shield expansion excavation are reflected. In order to ensure successful application of the station construction method of large shield expansion excavation, in this article, the engineering technical key points for the glass fiber reinforced segment and internal backfilling of the segment of the sectional small shield in the station-crossing section are explained in detail, as well as the key points of the implementation of the shield machine selection, tunneling, etc, during large shield expansion excavation construction, in order to provide a reference for similar follow-up projects.
Keywords: metro station, tunnel before station, small shield first, large shield expansion excavation
