[分享]全国首例“水下开挖”地铁车站
北京地铁8号线三期永定门外车站由中交隧道局盾构公司承建，由于这一带地下水丰沛，施工中首度采用“水下开挖”的方式。日前，这个国内首座水下开挖的地铁站封底成功。2月20日，央视新闻频道对此进行了报道，全方位展现“水下开挖”的施工方法和步骤，中交隧道局盾构公司总经济师任军现场介绍了施工具体工艺。
隧道局承建北京地铁8号线三期永定门外车站，这一带丰沛的地下水让车站施工不得不打破常规，采用了水下开挖的办法。为清除车站水下死角，项目部配备潜水员下水清理，任军介绍说，“车站的建设一波三折，最后选定水下开挖方案，这在全国地铁车站施工中还是首次用到” 。
第三套方案
早在2007年，北京南站地铁施工就遇到了一个技术难题。这片区域施工时地下水量降不下去，让当时各方都经历了一轮考验。“南站施工时的日排水量达到13万立方米，永定门外站水位比南站还深了近6米，采用中标时建设单位提出的方案，根本没法干。 ”任军回忆说，第一套方案为先排水后开挖的常规方法。为论证这套方案到底是否可行，项目部把专家请到现场勘测。随后，专家给出了否定的结论，于是建设单位也把方案否决了。
这时候，一位专家提出，能不能采用地下连续墙及注浆封底的方式？这被看作是第二套方案，获得了专业人士的支持，任军也动了心。“按照北京南站的资料，我们估算永定门外站日排水量为30万立方米。 ”任军说，建设单位找来了专业公司做详细勘查，发现一系列指标与中标时发生了较大变化，专业公司估计日排水量最少需要20万立方米。
第二套方案其实还是常规开挖方法，采用先隔水后开挖的方式。项目总工程师李辉介绍说，方案采用的是注浆封底的工艺，但是永定门外站是地下四层车站，采用注浆深度大，而且地层极其致密坚硬，“一般注浆手段都无法满足封底要求。 ”
为了说服建设单位，项目部做了两次试验。第一次是采用了超高压旋喷桩，但最后桩体没有咬合。第二次试验虽然取得了成功，但经估算，采用这种方式不仅工期需要500多天，仅封底造价便超过2亿元。任军说，“费用太高，工期还长，是不是能达到预期的封底效果，我们也没有信心。 ”
隧道局盾构公司党委副书记胡玉镇认为，那时候最大的压力是需要有个可行的方案去说服建设单位。在一次讨论会上，盾构公司总经理徐会斌突发奇想，盾构公司在建设南京纬三路过江通道时，采用了水下开挖的方式，不知道能不能用在这里？
听不见的老任
“对于水下开挖的方案，我开始是持否定态度的。 ”任军说，水下开挖为跨江河桥梁深水墩基础施工工艺，而修地铁和桥梁不一样，从围护体系、开挖方式到作业环境都不一样，听到这个方案，任军直摇头，他觉得没有成熟的想法不行。
这时候，不断有人提出新方案，“十个人有十种方案，没有个更靠谱的。 ”任军说，“最后看，还就是水下开挖的方案有点意思。 ”为了论证水下开挖是否可行，项目部请来了二公院的专家。经过专家论证，初步证明可以使用。
回顾当初说服建设单位的经历，任军笑着说，“可别以为建设单位好糊弄，他们非常懂行，而且愿意听新方案，但前提是必须拿出让人信服的证据。 ”一听说要水下开挖，建设单位直接拒绝了。建设单位理由很充分，因为修建地铁站还没有用过这种方法，即使是修建南京的过江通道时，这种方法只是建了一个风井，与修建地铁站的规模完全不同。但建设单位表示，如果有更详细的方案，可以继续论证。
经过反复论证、演示，用了近半年时间，方案才最后定下来。建设单位提出了一个相当有包容性的方案，采用注浆和水下开挖相结合的方法。说服了建设单位之后，任军就把重担扛在了自己肩上。
“老任一上火，耳朵就不好使，大家开会，我就发现他老走神，得大声喊他才能回过神来。 ”胡玉镇说，任军那段时间压力太大，满脑子都是方案，甚至建设单位也跟隧道局领导建议，不要再给老任压力了，他已经快受不了了。
方案定好了，怎么开挖还是个问题。经探讨，任军决定采用搭平台旋挖钻开挖的方式，但这个平台要支撑100吨以上的设备重量，在平台跨度较大的情况下，有一定难度。
项目部邀请专门搞平台支撑研究的专家做了一个方案，但并不成功。“试验过程就挺惊心动魄的，平台晃动太厉害，容易出安全事故。 ”李辉说，当时差点否决这个方案，但后来大家觉得这个方案思路是对的，就继续研究修正，最终平台变得稳固了。
由于水量太大，支撑结构造成的盲区较多，水下开挖还首次用到了大批的潜水员队伍。胡玉镇介绍说，“现在有70余名潜水员，分6个班组工作。这在轨道交通建设领域是第一次。 ”
要给水下开挖做套标准
为便于现场浇注组织，确保水下混凝土浇注质量，项目部将车站分为16个仓进行开挖。“在研究分仓墙回填材料期间，我们几经周折反复研究，做出了‘豆腐渣材料’这种新型功能材料。 ”李辉笑着说，分仓墙空槽回填材料初凝快，能迅速具备自稳能力，但是后期强度很低便于挖除。
项目部在采用钢箱梁还是贝雷梁形式上费了一番脑筋。最初想采用钢箱梁平台，其强度高稳定性好，但是制作成本太高，而且用完了就是一堆废铁，最后决定用造价低廉、可反复使用的贝雷梁平台，但设计难度非常大。
任军四处寻找专家，设计雏形刚出来，组织在现场模拟试验。平台承重没问题，可抗扭能力太差，机器作业时晃动幅度很大，最大接近10厘米，“当时钻机司机都吓出一身冷汗，说坚决不会在这上作业。 ”李辉说，后来通过多方求证，设计出实用的贝雷梁钢架平台，相当于给贝雷架穿上一套结实的盔甲，十分牢靠。
目前，项目部初步形成了一套水下开挖的管理体系和作业标准，这是一个重大的收获。项目科研课题已经作为北京地下水处理课题的重要组成部分在住建部立项，专利申请已经全面推进。依托这项工程，项目团队编写了十余篇论文，任军说，“要择优推向核心期刊，等工程结束出一个论文集、一套水下开挖和水下混凝土封底验收标准、一本水下开挖标准化指南。 ”
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