地鐵工程設計與施工新技術分析論文

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【摘要】地鐵4號線工程在上海軌道交通規劃網中的地位舉足輕重，本文結合該工程的建設情況，簡單介紹了方案中線路設計、換乘方式和盾構穿越地下墻時所體現的新思路。詳細總結了車站施工和盾構推進過程中為保護周圍環境和控制地層移動，所采取的一系列科學合理的新技術和新措施。

【關鍵詞】地鐵車站“八”字形線路換乘方式玻璃鋼纖維（GFRP）凍結法施工盾構上下重疊推進遠程監控系統

1前言

根據上海城市2050遠景總體規劃，最終規劃軌道交通線路總長562Km，共21條軌道交通線，其中地鐵11鐵，輕軌10條。絕大多數成放射狀，而明珠線二期（M4）與明珠線一期（M3）西部線路相結成環，是軌道交通系統中唯一的城市環線。它是聯系其他線路的紐帶，其主要功能是將其他軌道線路聯系起來，使整個上海軌道交通網成為一個有機的整體。對于現階段來說，地鐵4號線首先要與已建的1號線、2號線、明珠一期線西部線路接軌，形成“申”字形軌道交通網絡的基本骨架。本文將主要介紹地鐵4號線工程建設過程中的設計及施工不同于以往的一些新的技術特點，以供交流。

2地鐵4號線工程概況

2.1線路規模和走向

地鐵4號線工程線路全長22.032KM，其中高架線1.25KM，其余均為地下線。共設17座車站，其中地下一層半站2座，地下二層站10座，地下三層站5座，平均間距為1.238KM。設停車場1座。M4工程線路走向為：M3寶山路站——溧陽路——臨平路——長陽路——楊樹浦路——浦東大道——張楊路——浦電路——藍村路——浦東南路——南浦大橋——西藏南路——魯班路——大木橋路——東安路——天鑰橋路——上體場路——宜山路——M3虹橋路站。如圖1所示。

圖1上海軌道交通地鐵4號線工程線路示意圖

2.2建設工期及工程籌劃

本工程建設年限為2000年初~2004年底，2004年底建成試通車，2005年完成運行設備調試，建設總共期為5年。各工程項目建設進度如表1所示，盾構的工程籌劃如圖2所示。

表1地鐵4號線工程項目建設進度表

2.3工程地質與水文地質條件

沿線地鐵車站一般埋深10~20m，基坑內土性以第①層填土、第②1層褐黃色粉質粘土、第②3層灰色砂質粉土、第③層灰色淤泥質粘土、第④層灰色淤泥質粘土為主。沿線區間隧道埋深一般在14~21m，隧道主要穿越第④層灰色淤泥質粘土以及第⑤1層灰色粘土為主。

淺部土層中潛水埋深淺，一般離地面0.3~1.5m，年平均地下水位離地面05~0.7m；第②3、③2、⑤2層地下水具有微承壓水特征；⑦1、⑦2層中的地下水，為承壓含水層，承壓水頭離地面埋深5.0~18.0m。

3設計新特點

地鐵4號線工程作為上海地鐵規劃中最重要的環線，城市平面投影完全落在內環線以內的中心城區，與已建、在建、將建地鐵線有眾多的交叉換乘，是上海地鐵交通實現輻射功能的中樞，其是一個龐大的系統工程，涉及建筑、結構、機電、車輛、通信、信號、環控等多個方面。

3.1線路設計特點

1)成環，包括共環與獨立成環。在初期運營時（2005-2015年），地鐵4號線與已建好的明珠一期成環共營，遠期(2030年以后)再考慮獨立成環，中期階段（2015-2030）考慮兩者共存。由于前者17個車站全為地下，后者9個車站全為高架車站，針對不同時期的運營要求，既要考慮與明珠一期的設施與界限的兼容性，又要考慮今后的升級，這就意味著，地鐵4號線的線路設計，是一個承前啟后的設計，需要從建筑、結構、機電、信號、通信等多個方面考慮不同階段的要求，關系是相當復雜的；

2）障礙條件多，線路設計限制多。上海屬于典型的軟土地區，又是中國工業化、城市近代化最早的城市，也是近十年來中國發展最快、城市基本建設投入最大的城市之一，地下新老構筑物眾多，且存在很多不明障礙物，地面高層建筑、交通市政設施繁多，因地質條件差，大多地面建筑、構筑物都采用樁基（包括近年建造的多層和小高層），加之地鐵4號線正好全部建在繁華的中心城區的地下，線路選擇的一個基本原則是逢樁就讓，遇到不可克服的障礙物也要讓，這就決定了要最終選定一個符合功能要求的、滿足車輛運行的、經濟合理的路線是多么不容易的事情。

3)小半徑區間多。產生小半徑區間，一種原因是成環本身就決定的，因為從虹橋路站轉到寶山路站的環轉向近270度，由于某些轉角偏大，甚至形成了曲線車站，如上體場車站；另一種原因，就是由于許多障礙物的限制導致的，比如從宜山路站、上體場站到蒲匯塘停車場方向去的線路，在不到1公里范圍內其連續穿過明珠一期高架及內環高架的數個橋墩之間，由此產生了許多小半徑區間及緩和曲線，半徑最小的才150米，大的不過300米。過小的半徑對盾構施工及車輛運行的要求都較高。

4）橋隧結合。正是由于前述地下線路與高架線路成環的特點，形成標高上的過渡，導致線路“上天入地”，在地鐵4號線工程的兩個端頭，形成橋梁、隧道過渡（中間還有暗埋與光柵坡段）的線路特點。

5)局部線路上下變位重疊。在地鐵4號線工程的浦東南路站-南浦大橋站區間及南浦大橋-西藏南路站區間，由于南浦大橋站周圍存在密集的橋墩橋基（長樁），使得線路接近南浦大橋站時，水平方向空間不足，不得已改變線形，在近南浦大橋兩端頭井的二百多米范圍內，兩區間線路垂直重疊，用垂直空間換水平空間，形成地鐵4號線一大特色。由于這個原因，其會形成南浦大橋站的上下重疊的側式站臺，并導致區間盾構施工的諸多難度。

6)局部線路“八”字形

地鐵4號線工程停車場選址于中山西路以西蒲匯塘以北處，其出入線以“八”字形分別在上海體育場站和宜山路站與正線接軌,見圖3。出入場線右線接軌于宜山路站南端上、下行正線，然后線路以R=250m曲線跨下行正線后，穿過中山西路，在中山西路南側設盾構工作井。此后線路采用明挖法，線路以R=150m的曲線接入車場。出入場左線接軌于上海體育場站西端下行正線出入場左線，隨后以R=300m曲線下穿凱花公寓樁基，下穿中山西路，最后線路再以R=300m曲線折向出入場右線，與出入場右線并行接入車場。

3.2多種站型

地鐵4號線的線路設計特點，從一定程度上決定了車站對站臺的選擇。多數車站為島式站臺車站，而象臨平路車站，則為島側式站臺車站，而由于前述的原因，在南浦大橋車站形成了上下重疊式側式站臺車站。從車站層數來說，由于標高的變化、地下開發及處理與其他地鐵線路的關系等原因，形成以二層車站為主，兼有一層半（如溧陽路車站）及三層（如上體場車站，浦東南路車站）車站。

3.3換乘點多，換乘方式多樣

地鐵4號線線路的走向及其功能決定了其勢必與規劃路網中的諸多地鐵、輕軌交通線相銜接，形成較多換乘點，17個車站中有11個車站與其他線路形成換乘，而在寶山路及虹橋路接軌段，實現與明珠一期的共線換乘。本工程以既定的規劃路網為依據，因地制宜采取了多種換乘形式，如表2所示：

3.4根據地鐵現狀及規劃，解決連接設計

正是由于地鐵4號線的環狀、與其他線路多個相交的特點，需要解決其與已有線路、在建的及規劃線路的連接問題。1)對于已有線路，地鐵4號線在1好線上體館車站處與上體館車站實現T型換乘連接，前者的站臺層穿過后者的站層下方，形成新老一體化結構。設計上采用了托換樁梁的方法對老車站結構的荷載托換，通過設后澆帶的形式解決新老結構變形協調的問題，通過冰凍礦山法對穿越段進行穿越設計，形成了地鐵4號線設計問題中最難的結構設計問題；在2好線東方路站，地鐵4號線的張楊路站與2好線實現平行換乘，并利用東方路站的老地下連續墻結構作為圍護及支撐受力結構，對既有線路的影響也是非常之大的，形成地鐵4號線工程設計中又一突出的結構問題。2)對于在建線路，如地鐵4號線與M8線在西藏南路站十字相交，由于兩線具有同步實施的條件，則在此站采取了統一設計的方法，圓滿解決二者的連接。3)對于規劃線路，主要采取預留連接措施的辦法。如對于宜山路車站，由于其與R4線相交，R4線盾構將在宜山路車站建成后，在車站底板下穿過，為方便以后盾構的成功穿越，在穿越處地下墻下部11.8米深度范圍，采用玻璃鋼纖維（GFRP）代替鋼筋并采用低標號砼（C10）的設計方案；又如東安路車站，由于其與規劃中的M7線相交換乘，因此在設計東安站時就預先考慮了十字換乘而在換乘段采用三層結構，以方面今后新老線路的順利連接。

3.5考慮適當開發

土地與地下空間資源都是寶貴的不可再生資源。地鐵4號線設計根據上海市的發展階段與水平，適當地考慮了地下空間開發及與周邊的聯合開發。如在浦東南路站、西藏南路站、張楊路站都有數千平方米的地下空間開發量，而在臨平路站，則考慮了與周邊房地產聯合開發設計的可能性。對于土地開發，由于停車場需要占用大量的土地，如果象老的地鐵線路一樣，辟出專門土地只用于停車場之用，則非常浪費，因此，地鐵4號線工程停車場考慮了相當量的物業開發，擬在地面一層建造停車場，停車場上部通過巨型框架結構及大厚板轉換層進行物業開發及景觀設計，等于再造了相當于停車場用地的土地面積，必將獲得巨大的社會經濟效益。這方面的嘗試與經驗，完全可以用作對以前單純停車場的物業改造。

3.6土建結構及設備方面不拘一格

1)圍護設計：采用多種圍護結構,有地下連續墻（800與600），SMW墻；多種接頭形式（預制接頭樁，鎖口管柔性接頭，十字鋼板剛性接頭）；并對封堵墻加以靈活應用，一般說來，封堵墻在翻交過程中應用較廣，而在張楊路車站中，其被用來切割大基坑為小基坑，通過4堵封堵墻將長條形深基坑分成5塊，大大降低了基坑施工的風險；

2)用時空效應指導挖土、支撐設計。由于上海的土層基本上屬于第四紀海積相軟土，土的蠕變效應明顯，因此設計將時空效應引入為設計參數，對規范基坑施工及減少環境影響，起到很好作用；

3)永久結構采用雙墻與單墻形式。一般說來，上海由于地下水位高，多采用雙墻車站形式。近年，由于地下連續墻施工水平的提高，為地下連續墻作為永久結構提供了技術上的保證，因此在地鐵4號線的某些車站（大木橋路、東安路及天鑰橋路）采用了單墻結構，效果也不錯；

4）連續的結構變化：由于地鐵4號線的線路特點，對某些車站、區間都出現了從地下暗埋到地面甚至高架的連續的結構變化。對于車站，如宜山路車站，車站長度達600多米，包括暗埋、明挖基坑、光柵爬坡及高架橋梁等連續結構變化段；對于區間：如宜山路-虹橋接軌站的下行線，中漕井到葡萄糖廠到停車場的出入場線等，出現盾構區段、明挖爬坡及高架橋梁等連續結構變化段。這些對接頭過渡部分的設計有較高要求。

5)設備上的突破。采用西門子的前推平開式車輛，使地鐵4號線的車站的限界設計與以往平開式車輛有所區別；對于車站結構，考慮到乘客安全、分區環控及節能要求，還采用屏蔽門設計。

4施工新特點

4.1從順作法到逆作法、框架逆作法及蓋挖逆作法

地鐵4號線工程的絕大多數車站均采用順作法施工，局部翻交段采用了逆作法，而只有東安路車站采用了全逆作法施工。采用順作法的代價是占用道路，犧牲城市交通效率，在象上海這樣繁忙的大都市，實在是不得已而為之。而通過東安路逆作法的實踐，發現期費用及工工期并未增長，而對周邊環境保護相當有利，鄰近2.5米處有一2層、天然地基的線性加速器房要保護，施工最大差異沉降不到1/1000，滿足特級保護要求。費用未見增長，是因為施工水平的進步及小型挖機的合理高效利用，環境保護好得益于逆作法化深大基坑為淺小基坑的作用，而對于高溫天氣，頂板以下的砼施工及養護的環境也是相當有利的。當然，全蓋逆作法，有一個材料運輸面狹窄的問題。而在浦東南路-南浦大橋區間的過江風井，采用框架逆作法，將可克服這個缺點。對于上海，因為采用封交或翻交的方法，代價是較大的，而市政府將嚴格控制地鐵施工對道路的影響與占用，這就極有可能將逆作法、框架逆作法甚至蓋挖逆作法大量推到地鐵建設的前臺。

4.2盾構技術的新進展

上海1，2號線所采用的FCB盾構仍然在地鐵4號線工程中應用，還是采用通縫拼裝。但是，地鐵4號線工程也從日本三菱公司進口了4臺新的盾構，采用1200*300mm的薄管片，錯縫拼裝，整體剛度較通縫拼裝要高。從投入使用的效果來看，防水效果好，工作效率高，縱橫沉降小，對周邊環境影響不大。應當作為上海今后盾構應用的一個方向。也有遇到盾構覆土相當淺的情況（只有盾構直徑的一半），對此采用壓重的方法，取得較好的效果。此外，在用9號盾構開挖浦東南路-南浦大橋上行區間時，采用機械式履帶運土代替軌道運土，管片與土方分道，效率大幅度提高，最高每天推進21環，有著很好的應用前景。

4.3臨近施工及構（建）筑物保護

對于車站，由于上海房屋密集，車站圍護距民房過近，有的接近零距離。簡單施工不可避免會對民房的結構安全和正常使用帶來影響。在外圍采用樹根樁等隔離保護，并充分發揮時空效應，取得了較好效果。對于區間，一般上、下行線距離都較近，為了避免二區間同時施工的影響，同向推進時，采用一先一后方式，如浦東大道-張楊路區間，采用6號、7號盾構同向推進，間隔200環以上，可以保證效果；若采用掉頭盾構，則基本無影響；有相當極端的情況，如楊樹浦路站-浦東大道站區間與相連的大連路隧道同時施工，區間最近距離僅十幾米，由于二者均采用較先進的新盾構，相互干擾相對減小，過于臨近并未產生不良影響；魯班路-西藏南路區間與盧浦大橋浦西段橋樁距離同樣很近，區間施工時，盧浦大橋的橋墩鉆孔樁也在施工，由于區間采用新的12號盾構施工并加強監測與協調，二者并未產生不利影響；南浦大橋兩端頭區間采用重疊盾構施工，采用先下后上，一先一后的方式，進展順利。在構（建）筑物保護方面，針對保護對象的特點，因物制宜，也積累了可貴的工程經驗。以宜山路站的明珠一期保護和南浦大橋兩端重疊隧道后行施工對對先行隧道保護為例進行說明。

1)宜山路站施工對明珠一期高架的保護

地鐵4號線宜山路車站的西側是正在運營的明珠一期高架線路和宜山路車站，已投入使用近三年。待建車站的地下墻外邊線至高架線路承臺最小距離4.5m，至車站承臺最小距離3.8m，至車站建筑外邊線2.7m。明珠一期工程基礎采用PHC樁，樁徑為0.6m，樁長為45m（與地下墻深度接近），分為三節，第一二節接頭均在基坑深度范圍內，必須采取嚴格的保護措施對明珠一期高架進行保護。為此采取一系列措施：

(1)在地下墻施工方面，采用900mm高的預制、移動式高導墻防止槽段坍方，嚴格控制新鮮泥漿比重為1.08以提高槽壁的穩定性，間隔施工SMW帷幕，隔斷地墻施工對土體的擾動；

(2)在地基加固方面：在車站基坑內根據車站的深度及與高架的關系，采用多種加固形式，在南、北端頭井及穿越段采用滿堂旋噴加固，在標準段采用深層攪拌樁加固，而在暗埋段則采用雙液注漿法施工；

(3)基坑開挖方面：在標準段采用“兩明一暗半逆作法”施工,并采用了被劉建骯院士稱為“創舉”的裝配牛腿式鋼支撐。嚴格按時空效應原則組織基坑開挖，作到單元開挖，單元整體支撐。

(4)施工監測方面：宜山路車站采用了自動化監測技術和預報系統，能系統、連續、全面、及時地采集數據，同時監測數據在經軟件處理后進入數據庫，并由專門編制的工程管理軟件進行智能化全過程預測分析和動態反饋分析，實現工程施工監測的自動化。圖5為宜山路站現場監測布置示意圖。

圖4宜山路車站施工對一期高架車站影響自動化監測點分布圖（22軸橫斷面）

通過上述一系列措施，明珠一期高架在施工期間得到了很好的保護，沒有發生任何不利情況。

2)浦東南路－南浦大橋區間重疊隧道保護

浦東南路站～南浦大橋站區間隧道工程由于受南浦大橋浦西引橋的限制，在靠近南浦大橋站端頭井處，隧道要上、下重疊在一起，重疊長度約為235m,見圖6。兩條隧道的最小凈距僅為2m。如何減少或避免兩隧道間相互不利影響，以達到互相保護，在施工措施上的難度之大，在國內隧道施工中尚屬首例。

為此采取如下措施，取得很理想的保護效果。

(1)施工時間、空間順序上采取措施。兩個盾構同向、分時錯開從浦東向浦西推進，先下后上；(2)采用信息化反饋施工，動態調整物理、材料、空間等參數，始終合理控制推進速度，嚴格控制土倉壓力、出土量及盾構姿態變化；(3)采取動態、全程、可控、精確的注漿加固措施，動態補償因土層蠕變、地層損失等可能影響的兩隧道間的空間關系及結構平衡。為此，a.在盾構掘進時，對盾構與襯砌間的環形空隙壓注緩凝漿液；b.在下部隧道施工后，上部隧道施工前，通過壓漿孔對下部隧道土體進行二次雙液注漿加固；c.在上部隧道推進已成段與先行隧道間，利用隧道內注漿孔全天候、動態雙液注漿，直至上部隧道地表沉降穩定；d.在上行線隧道施工時，通過對下行線隧道內的監測數據反饋，調整上行線的推進參數、隧道內注漿量、注漿壓力及注漿部位；e.在后行隧道也結束后，根據實測資料，對隧道變形尚未穩定區段，打開剩余的管片注漿孔，再進行雙液注漿來達到控制變形的目的。(4)周密安排疊交盾構進洞施工。由于上行線、上部盾構后進洞，基座要騰空架設，由于車站底板的結構強度低，且疊交的上下兩條隧道外緣最小凈距只有2m，為此建立可靠的盾構基座的支撐體系。并觀察基座的變形，為防止變形量過大而造成破壞。

4.4多種地基加固方法

地鐵4號線施工中，由于地基的軟弱性，為各種地基加固方法提供了廣闊的舞臺，有時一個車站就成為多種加固方法的聚會場所（如東安路站在不同時期采用了旋噴，攪拌，注漿，樹根樁，冰凍，降水等多種方法）。地鐵4號線中較常用的的方法有坑抽條加固（攪拌或旋噴），群邊加固（滿高），連續墻的墻址加固及鉆孔樁的樁底加固，多種方法經常并用，各取所長，往往取得較好的效果。

4.5各種穿越

如前所述，地鐵4號線的線路特點就決定施工方面要面臨眾多的穿越。在施工中常遇到的是盾構穿越房屋，根據目前的盾構保護環境的水平，控制地面沉降在2-3公分內還是比較容易的。但是對其他穿越，還是有相當風險的，主要包括：對高架橋墩的穿越，對黃浦江的穿越。地鐵4號線的正線、某些長出入口和出入場線穿越上海內環高架、1好線、2好線及高架明珠一期的橋墩樁基不下于10次，其中上體場站穿越1好線為最難；穿越黃浦江4次，其中浦東南路-南浦大橋區間為Ω大曲線（圖6），為目前穿越黃浦江最長的隧道，穿越地層相當復雜，其中第⑥層暗綠色硬土層，地層強度高，為此嚴格控制速度，隧道下方第⑦層草黃色砂質粉土層有承壓水，為此特別注意加強同步注漿管理，嚴格控制壓漿量，充分壓注盾尾油脂，防止泥水從盾尾涌入，加強盾構補壓漿系統管理，確保螺旋機的密封性能，在盾構轉入垂直同向推進時將穿過第②2層含砂量較高的灰色粉質粘土，為此在推進過程中每隔一定距離在盾構前方及螺旋機內壓注膨潤土或加注泡沫劑，進行土體改良。由于各項施工措施得當，各種穿越均安然無恙，說明地鐵4號線工程穿越技術的成熟。

4.6冰凍法及旁通道技術

上海地下水位高，在兩區間間打通旁通道一般采用冰凍法施工，主要的凍結法為水平凍結法。而在浦東南路-南浦大橋的過江風井兼深旁通道施工中，采用密閉連續墻內的垂直凍結法施工，如果獲得成功，是很有積極意義的。

4.7時空效應、環境保護與遠程監控系統

在上海的地鐵施工中，時空效應是很多從都能耳熟能詳的詞。但是能將時空效應、環境保護與遠程監控系統有機結合起來，在上海地鐵建設中還是第一次。無論是地鐵工程本身的受力變形，還是周邊環境（房屋，管線，構筑物等）的沉降，其結果都通過遠程監控系統得到即時、準確的反映，方便遠程專家決策。

地鐵4號線所有車站，都安裝了由上海時空軟土研究中心開發的遠程監控系統。

遠程監控系統是指將現場量測數據的遠程采集系統與有關分析系統結合起來，形成一套集數據自動采集、遠程傳送、數據處理與分析、施工全過程分析、動態施工反饋和預測的集成化系統。其實施過程是：在工程施工中及時監測，及時把監測和管理信息發送到上層管理部門和有豐富經驗的專家部門分析并決策，把由決策產生的措施通過管理部門及時反饋到施工現場以指導施工，從而實現現場施工的全過程控制以及工程建設的現代化管理。該系統從2001年8月15日起，在地鐵4號線各車站先后安裝。在一年內，該系統對施工過程共發現了險情2起，異常5起，但都得到了及時解決，將工程事故扼殺在萌芽之中，取得了良好的經濟效益和社會效益。圖6為遠程監控系統中監測數據測斜分析、工程挖土支撐工況兩個子系統示意圖。

圖6遠程監控系統測斜分析和工程挖土支撐工況界面圖

4.8自動化監測

地鐵4號線工程穿越或影響的內環線高架、明珠一期高架及地鐵一、2好線都是上海的生命線交通工程，其的安危是任何時候都必須放在第一位的。為了隨時、動態把握可能受地鐵4號線工程影響的那一部分的受力及變形反應，采用了自動化監測手段，即將受力和變形傳感器連續或間隔地布置在監測對象上，并與自動化數據采集、分析、報警等系統相連，從而達到全天候、精確化監控。對南浦大橋橋墩、地鐵1好線、明珠一期的應用表明，自動化監測取得可觀的效果，減少了人員開支和勞動，增加了監測對象的安全系數。

4.9結構一體化施工技術

如前所述，由于早期地鐵建設未為后來的地鐵線路預留連接措施，導致后來線路對先建線路先“外科手術”再“縫合”的一體化施工技術的產生。其中最有代表性的就是地鐵4號線與地鐵1好線上體館站及2好線東方路站的一體化。

1)上體場車站換乘節點的一體化施工技術

地鐵4號線上海體育場站為地下三層曲線車站，與地鐵1好線上海體育館站（地下二層、上有漕溪北路高架）呈“T”字相接，見圖8。設計車站與1好線車站站廳共享并從上體館車站下穿過，形成與1好線車站的站廳和站臺直接換乘節點。因1好線上體館未預留任何換乘措施，同時換乘段開挖土層中上部約2.2m為④1層淤泥質粘土，下部4m為④2層砂質粉土夾粉質砂土，施工中極易產生流砂。故為保證工程的安全，尤其是確保1好線、高架的正常運營，本換乘段采取了多種特別措施。

（1）1好線車站與高架的托換：為克服換乘段施工對1好線地墻開孔造成的影響，在換乘段兩側圍護邊各設置四根Φ1000托換支承樁（長度79m，底板以上部分為450×450H型鋼）；在各層樓板位置設置托換梁，并通過植筋形式將聯系梁與上體館車站地下墻和主體結構連接；在穿越施工前，換乘段范圍上部1好線車站頂板覆土挖除，并在該范圍頂板跨中設置一根鋼橫梁，擱置在兩側托換梁上，并與原車站立柱、頂板連接，以提高車站整體剛度。

（2）U型水平凍結：換乘段結構劃分為上行線隧道、換乘通道和下行線隧道三部分進行施工。凍土帷幕采用“U_U”形式進行分期凍結，兩個“U”形凍土帷幕厚度取1.5m，中部“_”形凍土帷幕取2.5m。同時，為克服凍脹、融沉、凍土帷幕與原有混凝土結構之間接觸薄弱等問題，施工中采取泄壓孔放水卸壓；泄壓孔或凍結孔補償注漿；凍結管靠近混凝土底板以及打入混凝土連續墻等措施。

（3）礦山法施工：在冰凍體達到設計強度后，在1好線站臺底板下，進行邊挖邊撐的礦山法施工，換乘通道礦山法開挖：待上、下行隧道結構達到設計強度后進行換乘通道礦山法開挖，土方開挖分二層進行，先進行上層3m土方開挖，間隔2m設置45度斜撐；待上層開挖出一定斷面長度后，進行下層約3m土方開挖，間隔2m設置2道垂直支撐、1道水平支撐。由于是隨挖隨撐式，再結合托換樁的作用，可以將影響降到最小。

2)張楊路車站平行換乘節點一體化施工技術

張楊路車站外包尺寸為220.6m×27.3m，深20.5m，為地下三層車站，該車站和已建地鐵2好線東方路車站（地下二層）平行換乘(圖9)。兩車站西端頭井貼在一起共用一堵圍護墻，標準段兩車站最大間距也只有5.4m。

由于張楊路車站比東方路車站埋深深6.9m，為盡量減少張楊路車站建設對已建車站和區間隧道的影響，施工中采取了如下措施：（1）采用“化整為零”的方法充分發揮時空效應理論，增設4道封頭墻，將220m長的大型基坑劃分為五只小基坑，分階段獨立進行施工，以減小對東方路站的不利影響。（2）東、西端頭井均采用旋噴加固。西端頭井另澆灌一排灌注樁。臨近東方路車站一側4.0米范圍內的旋噴樁樁間距加密，加固區底標高超出東方路站圍護墻墻底標高，解決基坑開挖原有地下連續墻插入比不足問題。（3）標準段基坑坑底土體采用水泥土攪拌樁與雙液注漿抽條加固。（4）東、西端頭井施工區內設置兩道鋼筋混凝土支撐（下一、下四道），其余為φ609鋼管支撐，其中標準段內六道支撐為雙榀，并對所有鋼支撐施加支撐軸向預應力，保持軸力穩定，以控制基坑變形量。（5）加強監測，在端頭井基坑與區間隧道間設置自動監測點，根據監測結果及時調整施工參數，必要時采取一些措施如跟蹤注漿等，確保區間隧道的安全。

5結語

地鐵4號線線是上海軌道交通網的重要環線，其建設時機處在上海軌道交通正在大規模興起之時，時間上是承前啟后，空間上是與多條已建、在建及規劃的線路相交，是一個巨大繁雜的系統工程，工程巨大、困難重重，該工程建設不僅需要上海業已建好的三條地鐵線已積累的可貴經驗，更需要的是開拓進取、與時俱進的探索、創新精神，因為在建設過程中遇到大量的新情況、新困難、新問題，這些問題在上海過去的建設詞典中都很難找到答案而又必須要回答的。從地鐵4號線工程的建設情況，可以得出以下幾點：

(1)對于特大城市和有條件的城市，地鐵建設中采用環線加輻射線的模式，形成樞紐核心，可以發揮極高的運輸效率，并且從時展與城市交通空間整合的角度看，該種模式具有持續發展、升級的優點。為了最大限度地發揮軌道交通網的運輸效率，地鐵4號線線結合實際情況，與已建的和規劃中的軌道交通線路之間，采取了“L”形、“T”形、“十”字形、同站臺、通道以及平行換乘等多種換乘方式，充分體現了作為交通紐帶的功能。

(2)地鐵4號線工程在設計施工中遇到了大量的技術難題，都牽涉到工程本身的建設與周邊環境保護等普遍的矛盾問題，體現了發展與保護的辯證關系，解決這些矛盾，正確處理二者關系的辦法，既不是退縮無為，也不是野蠻建設，而是必須依靠科技進步、生產力提高來解決城市交通發展問題。地鐵4號線工程為解決這類矛盾積累了大量的成功經驗，對我國其他城市尤其是沿海軟土城市提供了寶貴的借鑒。

(3)信息化施工的趨勢。地鐵4號線工程建設中采用的遠程監控系統及自動化監測等系統并取得成功，為高科技的應用和信息化施工在地鐵建設中應用作了很好的注解，標志著地下工程建設朝著施工的信息化、監測的自動化、管理的科學化目標跨上了一個新的臺階。

由于地鐵4號線截止到本文成稿時，還處于建設當中，本文中所介紹的地鐵4號線工程設計和施工中所體現的新特點、新技術和新措施等，均是被地鐵4號線建設實踐證明是科學可行、合理可靠、效果顯著的部分，而地鐵4號線工程還有一些重大科技難題，目前正在被地鐵4號線工程的參建各方用自己的汗水和智慧去面對、去攻克。

毫無疑問，地鐵4號線工程建設過程中所積累的設計施工的技術和經驗，必將成為今后地鐵建設可以借鑒的寶庫。

參考文獻

[1]上海市隧道工程軌道交通設計研究院.上海市軌道交通地鐵4號線工程可行性研究報告(最終稿)．2000.12

[2]基坑工程手冊.劉建航、侯學淵.中國建筑工業出版社，1997.4