北京地鐵和平西橋站—北土城東路站區間渡線區隧道暗挖施工技術摘 要 文章主要介紹了北京地鐵五號線和-北區間渡線區暗挖隧道斷面轉換施工技術,其經驗可為今后類似城市地鐵工程施工提供借鑒。關鍵詞 區間渡線 暗挖隧道 斷面轉換 施工技術1工程概況 北京地鐵五號線和平西橋站—北土城東路站區間位于朝陽區櫻花園西街下方,起訖里程:K14+529.0～K15+401.1,全長2×872.1m,線間距14.8m～18.8m,洞頂埋深10.5m。洞身穿越粉土層、粉細砂層,地下水豐富。區間在ZK15+084～ZK15+149、YK15+159～YK15+241段為渡線區大斷面隧道;在YK15+241～YK15+303段為與十號線聯絡線接口段大斷面隧道,有單洞單線、單洞雙線、單洞大跨及雙連拱隧道等幾種型式。隧道采用淺埋暗挖法施工,地表設大口井降水,單洞最大開挖尺寸(寬×高):14m×9.4m,復合式襯砌結構,初期支護與二次襯砌間設全包防水層。區間隧道結構平面布置見圖1。
2 施工方法實施要點2.1各種結構斷面隧道施工方法 本區間共有A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、M、N等12種結構斷面隧道,其施工方法分別見圖2～圖5。 (1)A、C、D、J、N型隧道(洞室跨度5.8～7.3m)采用短臺階法施工(圖2)。 (2)B、E型隧道(洞室跨度8.4～9.8m)采用CRD法施工(圖3)。 (3)F、G、K型隧道(洞室跨度11.7～14.0m)采用雙側壁導洞法施工(圖4),在F、G、K斷面交界處施作擴大洞室作為管棚工作室,工作室長6m,外徑比隧道橫斷面范圍高出700mm。 (4)H、M型隧道(洞室跨度12.7～14.5m)采用中洞法施工(圖5)。2.2 突變斷面施工 本區間在增加渡線及與十號線聯絡后,共有12種結構斷面隧道,有20處斷面型式變化處,從而導致工法頻繁轉換,施工難度大。(1)區間右線渡線區大斷面隧道施工 原設計右線隧道A型斷面至G型斷面過渡采用小導洞爬坡法進行,即由A、H型相接處利用小導洞爬坡至B型斷面,然后從B型斷面開始反擴,經過E、F斷面,最后達G型斷面。考慮到小導洞爬坡進料、出碴困難,通風效果差,且施工風險較高,工期長,廢棄工程量大,根據北京市府地鐵專家意見,原則上采用在G型斷面處增加橫洞,創造由大斷面向小斷面施工的條件,具體實施方法如下: 右線隧道臺階法掘進A型斷面到H型斷面處,采用導洞開挖至G型大斷面,在縱向1.5m范圍內漸擴成G型斷面雙側壁導洞法右側標準導洞,繼續向前施工至G型斷面右側導洞終點,初期支護完成后在離H型斷面2.5m處橫向開辟一個施工橫洞,破口處采用20b工字鋼與前后格柵連成整體,橫洞拱頂、隧底分別向上、向下擴大35cm,確保橫洞初期支護不影響G型斷面初期支護。 橫洞形成后,安裝G型斷面拱部標準格柵及噴射混凝土,然后從橫洞側壁向北土城東路站方向破口,依次從大斷面向小斷面施工渡線區隧道。圖6為右線G型斷面處橫洞施工示意圖,其中各剖面分別見圖7～圖11。橫洞施工采用雙層小導管超前支護,小導管長2.5m,環向間距40cm,排距1m。30cm厚C20網噴混凝土初期支護,格柵主筋采用?Φ25,50cm一榀,側墻采用20b工字鋼對口撐兩排,水平間距與格柵同,豎向間距根據開挖斷面高度作適當調整,以保證不影響進料、出碴作業為準。與十號線聯絡線接口段大斷面隧道施工參照渡線區進行。(2)區間左線渡線區大斷面隧道施工 左線渡線區考慮到各種相鄰斷面隧道尺寸相差不大,可以采用漸變法施工,以D型斷面變化至B型斷面(短臺階法轉換至CRD法)為例說明如下。 從D型斷面過渡到B型斷面,一側錯臺尺寸為1.8m,最大錯臺為1.9m,開挖方式由短臺階法過渡到CRD法,設計為超前小導管支護,為保證安全過渡到大斷面,采取?42小導管超前護頂穩扎穩打、步步成環的可靠施工方法,小導管參數不變,外插角調整為向上35°～40°,連接筋加密至50cm,且保證與前后格柵鋼架連成整體。斷面錯臺采取喇叭口擴寬順接方式,順接長度以最大錯臺尺寸為準,按1∶2坡度順接。順擴地段在小斷面(即D型斷面)內完成,以滿足設計凈空要求。待施作二次襯砌時,擴挖部分用同級混凝土回填,二次襯砌內輪廊仍按設計用臺階突變。圖12為D型過渡至B型斷面示意圖,其剖面見圖13。3 結論與思考 (1) 區間右線渡線區及與十號線聯絡線接口段大斷面隧道采用增加橫洞、創造由大往小的施工條件,與設計小導洞爬坡法施工相比較具有更大的優越性(表1)。 (2)至于地鐵區間渡線區隧道斷面轉換時具體采用由大往小法還是由小往大法施工,則要根據工程特點進行比較后選擇。有條件時優先采用由大往小法施工,其安全容易得到保證。 (3)施工過程中要切實理解“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、快封閉、勤量測”原則的內涵,重視監控量測在地下工程施工中的作用。 總之,本工程通過采用北京市府地鐵專家意見,增加橫洞創造條件由大往小施工,既保證了工期,又節約了成本,為類似地下工程施工創造了一個成功實例。參考文獻[1]高毓才,彭澤瑞,郭建國.建設中的北京地鐵—地鐵“復-八”線[M].北京:中國鐵道出版社,1999[2]北京市城鄉建設委員會.GB50299-1999 地下鐵道工程施工及驗收規范[S].北京:中國計劃出版社,1999-09[3]施仲衡.地下鐵道設計與施工[M].西安:陜西科學技術出版社,1997-06
2 施工方法實施要點2.1各種結構斷面隧道施工方法 本區間共有A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、M、N等12種結構斷面隧道,其施工方法分別見圖2～圖5。 (1)A、C、D、J、N型隧道(洞室跨度5.8～7.3m)采用短臺階法施工(圖2)。 (2)B、E型隧道(洞室跨度8.4～9.8m)采用CRD法施工(圖3)。 (3)F、G、K型隧道(洞室跨度11.7～14.0m)采用雙側壁導洞法施工(圖4),在F、G、K斷面交界處施作擴大洞室作為管棚工作室,工作室長6m,外徑比隧道橫斷面范圍高出700mm。 (4)H、M型隧道(洞室跨度12.7～14.5m)采用中洞法施工(圖5)。2.2 突變斷面施工 本區間在增加渡線及與十號線聯絡后,共有12種結構斷面隧道,有20處斷面型式變化處,從而導致工法頻繁轉換,施工難度大。(1)區間右線渡線區大斷面隧道施工 原設計右線隧道A型斷面至G型斷面過渡采用小導洞爬坡法進行,即由A、H型相接處利用小導洞爬坡至B型斷面,然后從B型斷面開始反擴,經過E、F斷面,最后達G型斷面。考慮到小導洞爬坡進料、出碴困難,通風效果差,且施工風險較高,工期長,廢棄工程量大,根據北京市府地鐵專家意見,原則上采用在G型斷面處增加橫洞,創造由大斷面向小斷面施工的條件,具體實施方法如下: 右線隧道臺階法掘進A型斷面到H型斷面處,采用導洞開挖至G型大斷面,在縱向1.5m范圍內漸擴成G型斷面雙側壁導洞法右側標準導洞,繼續向前施工至G型斷面右側導洞終點,初期支護完成后在離H型斷面2.5m處橫向開辟一個施工橫洞,破口處采用20b工字鋼與前后格柵連成整體,橫洞拱頂、隧底分別向上、向下擴大35cm,確保橫洞初期支護不影響G型斷面初期支護。 橫洞形成后,安裝G型斷面拱部標準格柵及噴射混凝土,然后從橫洞側壁向北土城東路站方向破口,依次從大斷面向小斷面施工渡線區隧道。圖6為右線G型斷面處橫洞施工示意圖,其中各剖面分別見圖7～圖11。橫洞施工采用雙層小導管超前支護,小導管長2.5m,環向間距40cm,排距1m。30cm厚C20網噴混凝土初期支護,格柵主筋采用?Φ25,50cm一榀,側墻采用20b工字鋼對口撐兩排,水平間距與格柵同,豎向間距根據開挖斷面高度作適當調整,以保證不影響進料、出碴作業為準。與十號線聯絡線接口段大斷面隧道施工參照渡線區進行。(2)區間左線渡線區大斷面隧道施工 左線渡線區考慮到各種相鄰斷面隧道尺寸相差不大,可以采用漸變法施工,以D型斷面變化至B型斷面(短臺階法轉換至CRD法)為例說明如下。 從D型斷面過渡到B型斷面,一側錯臺尺寸為1.8m,最大錯臺為1.9m,開挖方式由短臺階法過渡到CRD法,設計為超前小導管支護,為保證安全過渡到大斷面,采取?42小導管超前護頂穩扎穩打、步步成環的可靠施工方法,小導管參數不變,外插角調整為向上35°～40°,連接筋加密至50cm,且保證與前后格柵鋼架連成整體。斷面錯臺采取喇叭口擴寬順接方式,順接長度以最大錯臺尺寸為準,按1∶2坡度順接。順擴地段在小斷面(即D型斷面)內完成,以滿足設計凈空要求。待施作二次襯砌時,擴挖部分用同級混凝土回填,二次襯砌內輪廊仍按設計用臺階突變。圖12為D型過渡至B型斷面示意圖,其剖面見圖13。3 結論與思考 (1) 區間右線渡線區及與十號線聯絡線接口段大斷面隧道采用增加橫洞、創造由大往小的施工條件,與設計小導洞爬坡法施工相比較具有更大的優越性(表1)。 (2)至于地鐵區間渡線區隧道斷面轉換時具體采用由大往小法還是由小往大法施工,則要根據工程特點進行比較后選擇。有條件時優先采用由大往小法施工,其安全容易得到保證。 (3)施工過程中要切實理解“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、快封閉、勤量測”原則的內涵,重視監控量測在地下工程施工中的作用。 總之,本工程通過采用北京市府地鐵專家意見,增加橫洞創造條件由大往小施工,既保證了工期,又節約了成本,為類似地下工程施工創造了一個成功實例。參考文獻[1]高毓才,彭澤瑞,郭建國.建設中的北京地鐵—地鐵“復-八”線[M].北京:中國鐵道出版社,1999[2]北京市城鄉建設委員會.GB50299-1999 地下鐵道工程施工及驗收規范[S].北京:中國計劃出版社,1999-09[3]施仲衡.地下鐵道設計與施工[M].西安:陜西科學技術出版社,1997-06