武汉地铁 7 号线工程技术创新与实践

欧阳冬

（中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063）

1 项目概况及特点

武汉地铁7号线长84.2 km，设站37座，是串联北部新城、汉口中心、武昌中心和南部新城的市域快线，是贯通武汉南北的一条核心主干线路，是串联长江两岸经济带的一条重要发展轴，如图1所示。其中，7号线一期自园博园北至野芷湖，全长30.85 km，设站19座，2013年开工，2018年建成运营；7号线南延线（纸坊线）自野芷湖至青龙山地铁小镇站，全长16.9 km，设站7座， 2014年开工，2018年建成运营；7号线北延线（前川线）36.45 km，设站11座，已于2017年10月开工。全线批复概算总投资621亿，为武汉市投资最高的地铁线路。7号线工程具有如下特点。

（1）开拓城市新格局，创建了贯通武汉市南北的交通大动脉和经济发展轴。7号线工程锚固了北部前川新城和临空港经济开发区、汉口武汉商务区和建设大道金融街、武昌滨江商务区和武昌火车站综合交通枢纽、南部新城和江夏等诸多中心，对汉口、武昌融合发展具有重要支撑作用。7号线建成后每天承担跨长江客运量远期预测将达到47.3万人次/日，公路隧道远期预测车流将超10万辆/日，对于缓解过长江桥梁道路压力具有重要意义。

（2）换乘车站多，是名副其实的“换乘王”，换乘和交通接驳便利。本线有14座换乘车站，换乘与交通接驳便利。换乘节点的分布和换乘方式的灵活性对发挥轨道交通线网的整体功能具有重要意义。

（3）线路穿越武汉各种典型地质地貌单元，是武汉不良地质“博物馆”。线路穿越了长江Ⅰ级、Ⅱ级及Ⅲ级阶地，府河Ⅰ级阶地,长江古河道5种地貌，基本囊括了武汉各种典型的地貌地质单元和不良地层。

（4）涉铁工程多，等级高，运营铁路保护和协调难度大。本工程共有11个区间合计20多处下穿铁路。其中余—横区间下穿京广高铁、常—长区间下穿汉宜汉丹客运专线，做好穿越既有高铁、地铁的方案研究及控制风险是本工程的一个重难点。

（5）沿线建筑物密集，管线众多，实施环境复杂，施工难度巨大。

（6）首创“公铁合建”超大盾构隧道下穿长江。

（7）科学合理推行“地铁＋物业”可持续发展战略，首创越江公路隧道风塔与超高层建筑核心筒合建方案，全线合计开发100多万m2，开发强度和质量在国内名列前茅。

图1 7号线工程线路走向示意图

2 技术特点与创新

2.1 建筑与装修

2.1.1 建筑空间

7号线车站在满足地铁基本功能的基础上，充分利用车站有效空间，提高公共区装修吊顶净空，打造出精巧灵动、大气端庄的地下空间，给乘客提供了舒适的环境体验。图2为三阳路站、徐家棚站实景照。

图2 三阳路站、徐家棚站实景

2.1.2 人性化

7号线所有站内均设置了双向自动扶梯、无障碍垂直电梯、自动图书借阅系统、直饮水系统、无障碍卫生间、招援电话等人性化便民设施；每个车站配备了艺术凳子，供乘客休憩；在客流量大的徐家棚站换乘区内增设换乘专用卫生间等，为乘客提供舒适、温馨的乘车环境。

2.1.3 艺术性和文化性

7号线车站装修设计在注意提升功能性基础上，对天花板、立柱、墙面、地面、三角房进行了艺术化的处理与创新，以期达到最美视觉体验。以“橙色律动，活力地铁”为理念，表现了整条线路的运动、商业和交通活力。7号线标准站设计中结合线路凤凰橙色，以中国家喻户晓的凤凰涅槃传说为脉络，力图整体呈现湖北“楚文化”底蕴，强化公共空间的文化内涵，反映出独特的湖北地方特色，彰显了楚地的千年文明传承和不断追求发展的积极精神。图3为螃蟹岬站三角房及艺术凳实景。

图3 螃蟹岬站三角房及艺术凳

2.1.4 协调性

7号线车站出入口和风亭的地面部分结合周边情况进行艺术化处理与创新，在与周围环境的统一性和保持地铁出入口的标志性造型之间进行了协调，达到了完美融合。图4为考虑与周边环境协调并经艺术化处理后的出入口、风亭效果图。

2.2 车站结构及施工

2.2.1 公铁合建车站结构

徐家棚站为武汉地铁5号、7号、8号三线换乘车站，总建筑面积13.8万m2，该站与三阳路越江隧道“公铁合建”，车站基坑最深达36.76 m，为武汉地铁车站最深基坑。车站紧邻长江，场地存在40 m厚饱和粉细砂，地质条件差，周边环境复杂，工程风险突出。传统设计方法和技术无法满足建设的需要，通过研究取得了以下4方面创新成果。

（1）首创徐家棚站与三阳路越江公路隧道“公铁合建”方案，该方案是一种高效利用越江通道和城市道路资源的新型模式，节约城市道路和越江通道资源，践行集约发展路线，实现了共享共建的先进理念。

图4 出入口、风亭效果图

（2）创建了三线便捷换乘枢纽，打造了大跨度高净空舒适地下空间，践行“建筑、文化、艺术、景观、装修”一体化的理念，营造了服务武汉千万市民的高质量精品工程。

（3）开创了“先逆后顺再拓”新型逆作工法，有效解决了“公铁合建”二次转换结构逆作施工难题；减少了近万方混凝土支撑废渣，成功实践了“绿色建造、降噪、节能、低碳”的环保建设理念；研发了钢管混凝土柱“两点机械”定位技术，实现了安全高效的施工，保护了环境。

（4）首次采用超深地连墙接缝（RJP）工法注浆止水，有效解决了长江边超高水头、强渗透、超深基坑条件下地连墙接缝渗漏问题。

图5 为徐家棚站三维效果及横剖面图。

2.2.2 大断面矩形顶管施工

武昌火车站为武汉地铁4号、7号、11号、12号线4线换乘站，沿中山路敷设，为地下三层车站，车站主体标准段基坑深度约26.6 m。附属过街通道下穿中山路隧道，为此，研发了大断面矩形顶管的标准化设计、施工和设备制造成套技术，有效解决了交通疏解、管线迁改的难题。该成套技术采用的大断面矩形顶管断面尺寸为9.8 m×5.5 m（内净空8.5 m×4.2 m），为国内地铁过街通道下穿公路隧道断面面积最大的矩形顶管。该成套技术在7号线5个附属工程中应用总长度达270 m，应用效果良好。图6为大断面矩形顶管剖面图。

2.2.3 半逆作法施工

武汉中央商务区站为武汉地铁3号、7号线换乘站，车站总建筑面积达8.8万m2，单体基坑面积达2.43万m2，为武汉地铁最大的单体基坑。车站主体基坑为超大超深基坑（158 m×138 m×26.8 m），采用半逆作法施工（中心岛法），即盖挖逆作与明挖顺作相结合工法：首先，施工超大基坑四周结构，利用车站主体结构替换内支撑，形成周边桁架支撑体系，从上往下逆作法施工，开挖至基坑底；然后施工超大基坑中心部分，从下往上明挖顺作法施工；超大超深基坑采用中心岛工法，可充分发挥明挖顺作和盖挖逆作2种工法的显著优势，工效突出。

二期工程为7号线东西两端结构，采用全逆作法施工，利用主体结构替代传统内支撑系统，实现对一期工程的有效保护。图7为武汉中央商务区站总图及施工现场。

2.3 车辆段信息化设计

图5 徐家棚站三维效果及横剖面图

图6 大断面矩形顶管剖面图（单位：mm）

图7 武汉中央商务区站总图及施工现场

武汉地铁7号线野芷湖车辆段是武汉地铁规模最大、上盖体量最大、技术最先进、线网资源全方位共享的车辆段，也是全国首例两线共址合建的地下、地面、地上3种形态的特大型车辆段。车辆段应用建筑信息模型（BIM）技术和虚拟现实（VR）数字化技术首次构建全专业BIM解决方案和技术装备VR数字化方案，实现BIM 技术在工程全生命周期中的应用和技术及装备的综合VR数字化应用，使其成为国内首个数字化车辆检修基地。

BIM技术和VR技术辅助核查可减少设计阶段的错误，提高方案汇报的清晰度，可进行沉浸式方案展示，直观反映设计意图，降低对现场施工人员识别二维图纸的要求，帮助其快速制定施工方案；利用VR技术可实现车辆段检修工艺仿真模拟、检修设备辅助研发等，实现车辆段土建、设备的数字化管理，制定运维方案，提高运维水平，开展员工培训。BIM技术和VR技术的应用，实现了车辆基地设计、建造和运维管理的集成化、协同化、可视化和智能化。

图8为野芷湖车辆段VR技术应用效果图。

图8 野芷湖车辆段VR技术应用效果图

3 关键施工技术

3.1 “公铁合建”超大盾构越江隧道施工

7号线三阳路越江隧道采用公路隧道与地铁“公铁合建”方案，线路全长4 650 m，合建段超大盾构区间长2 590 m，这是世界上首座公路与轨道交通合建的盾构法隧道，同时也是目前国内已贯通的最大直径盾构隧道。图9 为“公铁合建”越江隧道效果图。

图9 “公铁合建”越江隧道效果图

（1）三阳路越江隧道在长约1 360 m的江底段同时分布着强度极高的砾岩和黏性极大的泥岩，两者如同“钻石层”和“年糕团”。施工过程中最困难、最艰险之处在于攻克了15.76 m的超大直径盾构穿越“钻石层和年糕团”这种上软下硬复合地层的世界级难题。超大直径+复合地层让施工的风险和难度呈几何级数上升，在中国隧道建设史上还是第一次，在全球工程领域也极为罕见。

（2）越江隧道武昌段盾构工作井基坑外包尺寸长66 m，宽52 m，开挖深度44.1 m，距离长江500 m，为国内地铁紧邻长江最深基坑；基坑场地存在40 m厚饱和粉细砂，水量丰富，水压力大；基坑采用1 500 mm厚地连墙，地连墙深入基岩1 m，采用压力注浆加固墙趾沉渣；为控制地连墙接缝渗漏，在地连墙四周设置1 道800 mm厚的塑性混凝土地连墙，两墙之间高压注浆加固；通过“双墙”止水方案，彻底隔断基坑内外水力联系，形成可靠的落底式止水帷幕，攻克了紧邻长江超深基坑的地下水渗漏问题；采用逆作法施工，有效保证了超深基坑施工的安全稳定。图10为越江隧道武昌段工作井施工现场。

图10 越江隧道武昌段工作井施工现场

（3）越江隧道风塔首创超高层建筑物业开发模式，既美化了城市滨江环境，又巧妙实现了风塔功能。根据规划和规范要求，三阳路越江公路隧道需建造2个210 m高的风塔。鉴于滨江资源的稀缺性，创造性将风塔设置于超高层建筑核心筒内，使风塔成为2座超高层建筑综合体，创造了近50万m2高品质滨江建筑。图11为武昌段风塔超高层建筑综合体效果图。

3.2 大跨度桥梁转体施工

7号线余—横区间采用145 m + 250 m + 145 m双塔双索面矮塔斜拉桥上跨武汉北铁路编组站东咽喉区，桥梁主梁采用预应力混凝土单箱单室截面，端部梁高10.5 m，跨中梁高5.5 m。施工采用沿铁路悬臂挂篮现浇加转体施工，转体重量达25 000 t，为我国城市轨道交通最大重量转体工程。图12为大跨度桥梁示意图。

3.3 超大断面暗挖隧道施工

图11 武昌段风塔超高层建筑综合体效果图

图12 大跨度桥梁效果图

7号线纸坊大街站—青龙山地铁小镇站区间全长2 740 m，采用暗挖矿山法+明挖法施工段2 665 m，其中暗挖矿山法段1 292 m（单洞双线段574 m，单洞单线段709 m），最大断面位于单洞双线段与中间竖井交接处，毛洞设计最大宽度15.7 m，最大高度10.7 m，断面面积136 m2，为超大断面暗挖矿山法施工隧道。该超大断面隧道穿越青龙山、八分山，地质情况复杂、岩面多有起伏、承压水赋存丰富、地质构造剧烈、围岩级别多变、岩溶发育强烈，是本工程技术关键点和创新点，为武汉地铁丘陵区高承压水强烈岩溶发育地带矿山法设计与施工积累了宝贵的经验。图13为超大断面隧道施工现场。

4 结语

武汉地铁7号线一期和南延线工程已于2018年开通运营，通过技术创新和工程实践，在建筑装修、公铁合建、特殊工法、车辆段场等方面取得了一系列创新成果。经2年时间的安全运营和实践检验，各项成果应用良好，产生了良好的社会影响和经济效益，代表城市轨道交通发展的先进水平，具有显著的示范效应和开拓意义。

图13 超大断面隧道施工现场