大连地铁1、2号线区间工法选择研究

大连地铁1、2号线区间工法选择研究RESEARCHONCONSTRUCTIONMETHODOPTIONSFORSUBWAYINTERVALTUNNELSINDALIANMETROLINE1AND2

王奇

（中国铁路设计集团有限公司，天津300142）

（ChinaRailwayDesignCorporation,Tianjin300142,China）

WANGQi

【摘要】工法选择对地铁区间工程造价、工期、运营效果等产生直接的影响。为了研究适合大连地层特点的工法选择规律，以

便为后续线路区间工法选择提供参考。文中通过对大连地铁1、2号线工程区间工法选择结果的对比分析，并结合三个典型区间进一步研究论证大连地铁1、2号线区间工法选择的主要控制因素。大连地铁1、2号线区间多数穿越中风化岩层或上软下硬地层，70%以上区间选用矿山法施工；富水地层，因周边环境风险源敏感而无法爆破的区间采用盾构法施工；周边环境条件好，地质条件差的人工填海区内的区间采用明挖法施工。

【关键词】大连地铁；地铁区间；工法选择；矿山法；明挖法；盾构法【中图分类号】TU721

【文献标志码】A

【文章编号】1001-68（2019）07-0122-04

Abstract:Constructionmethodoptionshasadirectinfluenceontheconstructioncost,constructionperiodandop原erationeffectofMetrosection.InordertostudythelawofsuitableconstructionmethodoptionsforDalianstrati原graphiccharacteristics,soastoprovideareferenceforthefollowinglines.ThemaincontrolfactorsinDalianMetroLine1and2arefurtherstudiedanddemonstrated,throughcomparativeanalysisofconstructionmethodoptionre原sults,andcombinedwiththreetypicalinterval’sexperience.MostoftheDalianMetroLines1and2crossthemid原dleweatheredrocklayerortheuppersoftandhardstratum,andmorethan70%oftheintervalisselectedbytheminingmethod;thewater-richstratumisconstructedbytheshieldmethodbecausethesurroundingenvironmentalrisksourceissensitiveandcannotbeblasted;Thesurroundingenvironmentisgood,andthesectionoftheartificialreclamationareawithpoorgeologicalconditionsisconstructedbycutandcovermethod.

Keywords:Dalianmetro;subwayintervaltunnels;constructionmethodoptions;miningmethod;shieldmethod;cutandcovermethod

1工程概况1.1线路概况大连地铁1号线一、二期工程自姚家至河口，线路全长28.375km，共设22座车站。一、二期工程分别于2015年10月和2017年6月开通运营。大连市地铁2号线一、二期工程，自东海公园至南关岭。线路全长36.599km，全部为地下线，共设28座车站。2号线在西安路站和南关岭站均与地铁1号线换乘。一期工程与2015年5月开通试运营，二期工程正在建设中。1.2大连地形地貌特点大连地区位于千山山脉西南延伸部分，辽东半岛的最南端，濒临黄海、渤海之间，形成碧海环抱、低山丘陵起伏的地形。市内的椒金山、南山等形成市区之脊梁及南北分水岭。市区地势低，标高多在100m以下，由低丘陵、河谷、坡地和岩溶洼地及山地港湾型海岸阶地组成。由于地形条件，形成了东西向带状城市。2地铁区间工法及其适用范围目前国内城市地铁区间施工较为成熟的方法有明挖法、盾构法、矿山法，三种工法均有各自的适用范围和特点。明挖法可适用于各种不同的工程地质条件。明挖法施工工艺简单、技术成熟、进度快、质量可靠、防水效果好、风险小，但施工期间对周边环境有一定的破坏。对于具备明挖条件的区间段，应优先考虑使用，以减少施工的风险和减少工程造价。矿山法适应了城市地下工程周围环境复杂、地质条件较差、埋深浅、地面沉降控制严格等特点，施工时对道路交通无干扰。但与明挖法相比，施工难度较大，工期较长。该法适用于处于具有一定自稳能力岩层中的隧道开挖。122

盾构法可以较好的控制地面沉降和隆起，且防水效果好，当工程地质和水文地质条件以及周围环境情况等难以用矿山法和明挖法施工时，盾构法是较好的选择。图1大连地铁1、2号线工程线路走向示意图

3大连地铁1.2号区间工法选择3.1工法选择的控制因素工法选择对地铁区间工程造价、工期、运营效果等产生直接的影响。区间工法选择主要的控制因素如下：3.1.1周边环境周边环境包括建构筑物，交通疏解，管线改移，施工场地等因素。大连地铁1号线为贯穿城市东西方向的骨干线路，大连地铁2号线连接大连西北部主要功能区和大连市区。地铁1、2号线均途径主城区繁华地带，人口集中，地下管线密集。受大连山地丘陵地形影响，市区部分主干道宽度受限，交通流量较大。因此，位于主干路下方的区间主要采用盾构法或矿山法施工。下穿建筑物等无法爆破开挖的区间采用盾构法施工。如2号线联合路~西安路站区间下穿多栋住宅及高层建筑风险源，建筑物对爆破震动较为敏感，采用盾构法施工。大连地铁1、2号线暗挖车站较多，区间采用盾构法施工时要考虑暗挖车站是否具备盾构接收、始发场地条件。如2号线香工街站~沙河口火车站区间，因沙河口火车站为暗挖车站，不具备盾构接收条件，在近车站空地施做盾构接收井及横通道，接收后兼做联123

络通道及泵房。接收井至车站段采用矿山法施工。2号线东海公园站~东港广场站段邻近海边，车流较小，地下管线很少，采用明挖法施工。场段出入线及居部位于绿地内的区间段也采用明挖法施工。1号线姚家站~南关岭站区间，原设计均为明挖法施工，由于部分地面建筑物拆迁困难，将该区间改为明暗挖结合的施工工法。3.1.2工程地质及水文地质大连地铁1、2号线工程途径侵蚀构造低山、丘陵、剥蚀台地、冰碛垅岗、山前坡洪积倾斜平原、海积阶地、人工堆积地形等地形地貌。区间隧道穿越地层多为中风化岩层，场地地下水按赋存条件主要为基岩裂隙水，石灰岩地段岩溶发育。围岩条件较好时采用矿山法施工，富水地层多采用盾构法施工，人工填海区段采用明挖法施工。3.1.3结构埋深科学合理地确定结构埋深对降低工程造价和保证施工安全十分重要。采用明挖法施工时，随着结构埋深的增大，工程造价随之增加，施工安全度随之降低。由于大连地区多为“上软下硬地层”，采用暗挖法和盾构法施工时，适当加大埋深，使区间结构位于“下硬”的均质中风化、微风化岩层中，对施工安全有利。3.1.4配线配线段断面大，变化多，施工风险高。条件允许时尽量采用明挖法，如1号线泉水站~中华广场站区间，降低施工风险。地质条件较好或地面环境不允许采用明挖法时，可采用矿山法施工，但必需适当加强辅助施工措施。配线的设置要结合地层条件等因素综合比选。如1号线中华广场站~千山路站区间隧道围岩为卵石层，设计经综合比选将单渡线改移至其他区间，避免了复杂地质条件下大断面暗挖隧道开挖风险。表1

编号12345671011121314151617181920212223242526272829

1号线

区间名称姚家~南关岭南关岭车辆段出入段线

南关岭~华北路华北路~泉水泉水~中华广场中华广场~千山路千山路~松江路松江路~东纬路东纬路~春光街春光街~香工街香工街~沙河口火车站沙河口火车站~兴工街

兴工街~西安路西安路~功成街功成街~会展中心会展中心~星海广场星海广场~医大二院医大二院~黑石礁黑石礁~学苑广场学苑广场~海事大学海事大学~高新园区高新园区~河口站河口站站后折返线

//////

长度1257.731530.42957.3121111.6291018.331096.84994.5651328.5432402.271627.125700.993677.121637.8871035.594559.561728.103978.0791153.01014.7631246.443990.3011757.145454.198

//////

施工工法明挖法+矿山法明挖法+路基+高架

矿山法矿山法+明挖法矿山法+明挖法

矿山法矿山法矿山法矿山法+盾构法

盾构法矿山法+盾构法

矿山法矿山法矿山法盾构法+明挖法

盾构法矿山法矿山法矿山法矿山法矿山法+明挖法

矿山法矿山法+明挖法

//////

3.1.5工期和土建造价明挖法造价低，全工作面施工，工期易于保证，当具备条件时应优先采用。盾构法机械化施工，较矿山法具有工期优势。大连地铁1、2号线区间多位于中风化岩层中，盾构法土建造价高于矿山法，且随着围岩坚硬程度增加而增加。3.2大连地铁1、2号线区间工法选择根据上述工法选择的控制因素，大连地铁1、2号线区间工法汇总详见表1、表2。2号线

区间名称东海公园站折返线东海公园~东海新区东海新区~东港广场东港广场~港湾广场港湾广场~中山广场中山广场~胜利广场胜利广场~友好街友好街~一二九街一二九街~长春路长春路~联合路联合路~西安路西安路~交通大学交通大学~师范大学师范大学~马栏广场马栏广场~湾家湾家~红旗西路红旗西路~南松路张前路车辆段出入段线

南松路~南林路南林路~机场机场~辛寨子辛寨子~前革前革~中革中革~革镇堡革镇堡~后革后革~卫生中心卫生中心~体育中心体育中心~南关岭镇南关岭镇~南关岭

长度328.8731118.61185.991240.0931384.068397.216545.087788.945921.6331124.687881.7171862.12580.7887.5861069.542681.98221.076551.638815.623715.0722677.3873.241637.587860.1511319.7331085.9591011.4471378.0481504.065

施工工法明挖法明挖法明挖法明挖法+矿山法

盾构法矿山法矿山法矿山法矿山法矿山法矿山法+盾构法矿山法+盾构法

矿山法矿山法矿山法矿山法矿山法矿山法+路基段

矿山法矿山法矿山法矿山法矿山法矿山法矿山法矿山法矿山法矿山法矿山法

大连地铁1、2号线区间工法汇总

编号12345671011121314151617181920212223242526272829

注：1.工程建设完毕后，有些站名发生调整；2.表中数据以区间左线长度进行统计

表2

序号12345

大连地铁1、2号线区间工法比例

1号线工法明挖法盾构法矿山法路基高架桥合计

长度/双延米2823.0543487.11917416.34486.87444.6324258.017

百分比/%11.614.471.80.41.8100

2号线长度/双延米3416.2633944.9524037.10471.638/31469.955

百分比/%10.912.576.40.2/100

大连地铁1、2号线工程为大连市首先施工的两条地下线路。区间工法根据环境、地质条件、造价、工期等多种因素综合分析进行选择。大连地铁1、2号线区间主要以矿山法为主，分别占比71.8%和76.4%；周边环境条件好，跨度大、埋深浅，人工填海区等地质条件差的区间采用明挖法施工，分别占比11.6%和10.9%；富水地层，因周边环境风险源敏感而无法爆破的区间采用盾构法施工，分别124

占比14.4%和12.5%。局部场段出入线区间段采用路基和高架桥。4几个典型区间工法选择与优化选取2号线友~一区间（岩石地层矿山法）、1号表3

区间2号线友~一区间

工法矿山法

周边环境

交通流量大，地下位于中山路下方，

两端车站均为地下暗挖管线密集；

两层车站，不具备盾构始发接收条件车流较大，位于西安路及中山路下，

地下管线密集施工时位于规划路下方，,区间地面

车流较小，地下管线很少靠海边，

线功~会区间（富水卵石地层盾构法）、2号线东~东区间（濒海淤泥地层明挖法）三个典型区间，对大连地铁1、2号线区间工法选择的主要控制因素进行论述，详见表3。水文地质工程、

穿越岩层主要为中风化辉绿岩、

地下水类型中风化板岩；

主要为基岩裂隙水中风化板岩，穿越地层为强、

卵石层；卵石层地下水丰富，地下水与海水相互连通穿越地层素填土，淤泥质粉质黏土层；地下水与海水贯通，

受潮汐影响较大

结构埋深/m20.6~24.5

配线无

工期和土建造价矿山法满足工期

该地层要求、

更具经济优势盾构法满足工期要求该区间明挖法具有明显的工期和造价优势

大连地铁1、2号线典型区间工法选择对比表

1号线功~

会站区间盾构法+明挖法

10.2~11.9有渡线

2号线东~东区间

明挖法3.1~5.9无

4.1岩石地层矿山法区间2号线友好街站~一二九街站区间可供选择的工（2）大连地铁1、2号线工程70%以上区间选用矿山法；富水地层，因周边环境风险源敏感而无法爆破的区间采用盾构法；周边环境条件好，地质条件差的人工填海区内的区间采用明挖法。（3）配线的设置要结合地层条件等因素综合比选，尽量避免复杂地质条件下大断面暗挖隧道开挖风险。（4）针对大连地区的中风化岩层及“上软下硬地层”，矿山法相比盾构法更具优势。矿山法施工应控制好地下水，保证施工质量，富水地层慎用矿山法。岩石地层宜细化盾构法和矿山法比选，并重视盾构刀盘磨耗和刀具的更换问题。法有矿山法和盾构法。该区间根据地质确定合理的隧道埋深，尽量保障洞身位于均质岩层，适宜采用矿山法施工，且能够满足工期要求，矿山法在该岩层更具造价优势。区间两端车站均为地下暗挖两层车站，不具备盾构始发接收条件。矿山法施工应控制好地下水，保证施工质量。4.2富水卵石地层盾构法区间1号线功成街~会展中心站区间大里程端设有交叉渡线，该渡线段采用明挖法施工。本区间主体可供选择的工法有矿山法和盾构法。由于卵石层地下水丰富，且区间距离海岸线较近，地下水与海水相互连通，可能发生海水倒灌。采用矿山法施工需进行注浆封堵水，严重影响工期进度，施工风险较大，因此不适合采用矿山法施工。对于该区间地层，根据国内的成熟经验，宜采用复合式盾构，并特别重视刀盘磨耗和刀具的更换问题。4.3濒海淤泥地层明挖法区间2号线东海公园站-东海新区站区间位于大连市东港商务区东侧，施工时位于规划路下方。由于本区间地面靠海边，车流较小，地下管线很少，区间埋深不大，宜采用明挖法施工。区间原始地貌为冲海积阶地，后经人工回填，地形平坦，地质条件差。地下水与海水贯通，受潮汐影响较大。不宜采用矿山法施工。该区间隧道埋深3.1~5.9m，与盾构法相比，明挖法具有明显的工期和造价优势。5结语（1）大连地铁1、2号线工程为大连市首先施工的两条地下线路，地铁区间需根据周边环境、工程及水文地质、结构埋深、配线、工期及土建造价等多种因素综合分析，选择适合大连地层特点的施工方法。125

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温建筑技术,2019（1）：26.［收稿日期］2019-05-08［作者简介］王奇（1990-），男，辽宁昌图人，工程师，硕士研究生，从事城市轨道交通工程设计及施工质量控制技术研究。