邻近既有运营地铁车站群洞开挖技术.pdf

・隧道／地下工程・邻近既有运营地铁车站群洞开挖技术马军（中铁十四局集团有限公司济南２５００１４）摘要以北京地铁１６号线苏州街站北段双层段邻近既有运营１０号线特级风险源工程为实例，介绍了邻近既有运营地铁车站群洞开挖施工技术及措施，对于确保群洞开挖过程中既有线的结构安全，进而确保其正常运营具有重要意义。同时也可为今后类似工程提供借鉴经验。关键词地铁车站既有线群洞开挖特级风险源中图分类号Ｕ２３１．３文献标识码Ｂ———文章编号１００９４５３９（２０１５）０５００７４０５ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＧｒｏｕｐＴｕｎｎｅｌＥｘｃａｖａｔｉｎｇＡｄｊａｃｅｎｔｔｈｅＥｘｉｓｔｉｎｇＯｐｅｒａｔｉｏｎＳｕｂｗａｙＳｔａｔｉｏｎＭａＪｕｎ（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ１４山ＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐ’Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｊｉｎａｌｌ２５００１４，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴａｋｉｎｇｔｈｅｅｘｔｒａｇｒａｄｅｒｉｓｋｓｏｕｒｃｅｏｆｄｏｕｂｌｅｓｅｃｔｉｏｎｏｆＳｕｚｈｏｕｊｉｅＳｔａｔｉｏｎｎｏｒｔｈｓｅｃｔｉｏｎｏｆＢｅｉｊｉｎｇＭｅｔｒｏＬｉｎｅ１６ｗｈｉｃｈａｄｊａｃｅｎｔｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎＢｅｉｊｉｎｇＭｅｔｒｏＬｉｎｅ１０ａｓｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏ－ｇＹａｎｄｍｅａｓｕｒｅｏｆｇｒｏｕｐｔｕｎｎｅｌｅｘｃａｖａｔｉｎｇａｄｊａｃｅｎｔｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎ．Ｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｅｎｓｕｒｉｎｇｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓａｆｅｔｙａｎｄｉｔｓｎｏｒｍａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｌｉｎｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｇｒｏｕｐｔｕｎｎｅｌｅｘｃａｖａｔｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｃａｎｓｅｒｖｅａｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｓｉｍｉｌａｒｐｒｏｊｅｃｔｓｉｎｆｕｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎ；ｅｘｉｓｔｉｎｇｌｉｎｅ；ｇｒｏｕｐｔｕｎｎｅｌｅｘｃａｖａｔｉｎｇ；ｅｘｔｒａｇｒａｄｅｒｉｓｋｓｏｕｒｃｅ１引言２工程概况随着城市地铁线网的形成，出现越来越多的换乘车站。地铁换乘有十字换乘、平行换乘等多种形式，无论采用那种换乘方式，既有车站相对于新建车站来说均为既有地下建筑物，按照《北京市…轨道交通工程建设安全风险技术管理体系》中风险等级划分属于特级风险源工程。施工过程中如何采取有效的措施来确保既有线结构的安全，进而确保其正常运营是摆在地铁建设者面前的重要问题，本文以北京地铁１０号线与１６号线换乘车站苏州街站为例，阐述了邻近既有运营地铁车站群洞开挖施工技术及措施，为后续类似工程提供借鉴经验。０６）７４——收稿日期：２０１５０３０３—基金项目：中铁十四局集团公司技术开发计划项目（ＫＪ２０１３２．１车站概况苏州街站位于苏州街与海淀南路十字交叉路口下，沿苏州街路下南北向设置，与东西向１０号线苏州街站呈十字交叉，两线车站采用通道换乘方式。苏州街站为双层岛式地下车站（下穿既有１０号线段为单层），总长２４０．６５ｍ，有效站台中心里程右ＢＫ２３＋０５６．０００，车站有效站台中心处轨面高程１９．９４２ｍ，轨面埋深受下穿１０号线车站控制，约３０ｍ。车站主体双层段采用暗挖ＰＢＡ法实施，标准段宽２３．５ＩＴＩ，高１７．１２１ＴＩ，覆土约１４ｎｌ；车站中部下穿１０号线车站为分离式平顶直墙矩形框架结构，采用ＣＲＤ暗挖法施工。车站整体位置平面见图１。车站中部单层段下穿地铁１０号线，南北两侧双层段主体结构均采用洞桩法施工，路口以北双层暗挖主体结构长９８．７５１ＴＩ，路口以南双层暗挖主体结铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１５（５ｌ万方数据・隧道／地下工程・构长１１１．４ｍ。由各施工横通道开挖施工导洞，施作车站双层暗挖主体结构。墅雪懿辈燮蓦圈ｉ．．．ｊ＿？，，、：图１苏州街站平面图施工导洞由施工横通道侧壁挂洞门进洞开挖，沿车站顶纵梁及侧墙边桩纵向全长布置，采用浅埋暗挖法施工，由格栅钢架、喷射混凝土结合超前注浆导管组成联合支护体系，台阶法留核心土开挖。施工导洞初支为拱顶直墙结构，覆土厚度１４．０～１４．４ｍ，标准段导洞净宽４．０ｍ，开挖跨度４．６ｍ，开—挖高度５．４６．５①③ｍ；车站北端一轴边导洞扩大为净宽５ｍ，开挖跨度５．６ｎｌ。施工导洞初支预留后续扣拱初支连接节点。扣拱初衬待导洞内完成围护边桩、冠梁、中桩基、钢管柱及顶纵梁后施作，由施工横通道挂洞门进洞开挖，采用浅埋暗挖法施工，由格栅钢架、喷射混凝土结合超前注浆导管组成联合支护体系，台阶法留核心土开挖，进洞段由施工横通道内打设双排小导管进行超前支护，保证扣拱初衬进洞段安全。扣拱初衬覆土厚度约１４ｍ，中跨扣拱初衬跨度约４．２ｎｌ，边跨扣拱初衬跨度约８ｍ，开挖高度约６ｍ。施工导洞及扣拱初衬结构平面、断面分别见图２～４。图２施工导洞及扣拱初衬结构平面图（北段燃图４主体结构施工导洞及初衬扣拱标准断面结构ｋ｝ｄ１０……………＿．ｊ一【．．．，．，．．ｊ・鞫‘’ｌ・。：：：：：：：】。［：：：ｊｊ：：：：：：：：：一…………’㈧．．ｊｌＩＯ川．２．２工程水文地质主体双层段施工导洞及扣拱初衬拱墙地层位⑤于卵石层，围岩稳定性差，易发生坍塌，开挖风险⑥大施工难度大；导洞底板大部分落于粉质黏土⑥⑤⑦层，局部为黏土，层、卵石层、卵石层，可能存在一定界面水。ＡＡ轴、ＤＤ轴地质剖面详见图５、６。４８４４４０３６３２２８２４图５ＡＡ轴导洞地质纵剖面图墨壁』星呈塑堕查堡鲎主苎（芏星鉴）‘琶兰兰兰生兰兰ｏｃ！ｃ．：：．爿・－一－：矗一甜：：・，州・幂－弦一一：－二。．．精：：ｏ．．ｏ一算：二靠．崩：龄一蛤；；；每舟啼：：：：：茹：：．：：，三图６ＤＤ轴导洞地质纵剖面图⑤车站双层段顶拱位于卵石层，底板位于粉质⑧⑧黏土层或黏土。层。现状地下潜水水位埋深约２２１３３＿，位于施工导洞底板以下约１ｒｎ。地下水的腐蚀性评价：上层滞水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀。潜水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋结构无腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀性。铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１５（５１１Ｓ■’’■ｒ？－？？｜｜万方数据・隧道／地下工程・２．３临近既有地铁车站情况１０号线车站主体单层段为暗挖双联拱结构，宽１７．１ｎｌ，高ｌＯＩＴＩ，拱顶弧墙，柱洞法施工，单跨７．９ｍ，覆土１２．３ｒｎ，复合式衬砌，初支厚３５０ｍｍ，二衬混凝土强度Ｃ３０，顶拱侧墙厚６００ｍｍ，中隔壁厚７００ｍｍ，底板厚ｌ５００ｍｍ，底板有仰拱。１０号线车站主体双层段采用ＰＢＡ洞桩法施工，双层双跨结构，单跨ｌｌｍ，覆土６．２ｍ，开挖总宽２６．８ｍ，开挖总高１７．１５ｍ，复合式衬砌；扣拱初支厚３５０ｍｍ，二衬顶拱侧墙厚６００ｍｍ，底板厚１０００ｍｍ，中柱为直径ｌ０００ｍｍ钢管柱，柱距６ｍ；ＰＢＡ边桩及端墙下条基宽３．５１ＴＩ，柱下底纵梁条基宽４１ＴＩ，车站底板与条基存在错台１０号线车站主体单双层段之间设变形缝。车站双层暗挖车站主体结构采用ＰＢＡ洞桩法施工，覆土１４ｍ，底板基础埋深约３３ｍ。端墙与１０号线车站主体双层结构条基最近水平投影距离约２ｍ，与１０号线单层段侧墙最近水平投影距离约６ｍ。本线双层暗挖车站主体结构施工导洞及站厅层位于１０号线车站主体侧墙外侧，站台层位于１０号线车站主体结构斜下方。本工程车站双层段暗挖群洞（主体纵向４导洞及横导洞）临近旁穿既有运营车站为特级风险源。暗挖双层段与既有车站位置关系见图７、８。开挖面相互错开不小于６ｍ。施工横通道内严禁两侧导洞（扣拱）同时对开马头门，待一侧导洞（扣拱）进洞施工不小于１２ｍ后，施工相对的另一侧马头门。初衬扣拱中跨先行，领先边跨不小于１２ｍ，两‘边跨扣拱应对称开挖支护２Ｉ。Ｍ１６苏州街站∞《麓，＾一《ｏｋ＊ｏｏｏ庐‰零州街埔ｌ雾．寸’［１０ｑ－线一——————『一肝ｒ广１ｒ广Ｔ８｛重Ｅｊ翮谴—１ｌ！ｒ—＿－＿数蚴。Ｊ＿＿Ｌ』ｌ陵星：双剧渚趟疆￡邸强１７７０王Ｊ量０１－。宠ｊ：雨缯陶●一ＬＵＬ１４０００ｌ１６０００图８暗挖双层段与既有运营车站双层段位置关系车站北段双层段群洞开挖步续及错开洞距如图９所示，圈内编号代表各施工步骤顺序，下角标代表同一施工步不同工作面的先后施工次序，箭头代表施工方向。图９暗挖双层段群洞开挖步序及错开洞距３．２群洞开挖拱部超前加固措施图７暗挖双层段与既有运营车站单层段位置关系主体双层段邻近既有车站，且上方穿越较多管线，风险源众多。为确保周边建（构）筑物及管线安３邻近既有线群洞施工技术全，在导洞及扣拱初衬开挖前分别在洞内分段施工３．１群洞施工步续及纵向错距超前深孔注浆，对周边土体进行加固，以保证开挖车站暗挖群洞由横通道开展作业面进行顺序施工安全。以车站北段为例，车站北段施工导洞注施工，先开挖两侧导洞，后开挖中间导洞，相邻导洞浆部位如图１０、１１。＿｝６铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１５（５｛万方数据・隧道／地下工程・Ａ轴Ｂ轴Ｃ轴Ｄ轴图１０北段暗挖双层段群洞深孑Ｌ注浆加固横剖面图—一ＪＬ一图１１北段暗挖双层段群洞深孔注浆加固平面图３．３群洞与既有车站间土体加固措施１６号线苏州街站北段双层暗挖主体小导洞临近既有１０号线苏州街站，主体导洞开挖至距设计封端５ｍ位置时，为避免土体应力释放进行第一次注浆加固，该加固采取全断面加固。主体导洞封端后对既有１０号线单层段导洞范围进行深孑Ｌ注浆施工，对周边土体进行加固，以保证端头横导洞开挖施工安全，横导洞开挖完成后进行剩余部位注浆。Ａ、Ｂ轴临近既有车站双层段导洞与结构间距较小，导洞封端后采用导管注浆加固地层。施工导洞注浆部位如图１２。薷Ｉ：量习堡ｉ珂蠹凳｛■㈠北ｃ趣隧瀚Ｉ。｝・三章㈣【ｊ■Ｂ鲢畔！导型连叠翊ｌ■■Ａ轴目ｌ口幽阻珥舭⑩⑩＠￥＊而图１２临近既有线施工导洞深孔注浆平面图３．３．１深孔注浆总述深孔注浆采用二重管无收缩水泥水玻璃ＷＳＳ工法注浆技术，注浆压力控制在０．８～１．０ＭＰａ。注‘浆浆液采用水泥浆外加水玻璃等外加剂３Ｉ。临近铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ既有车站单层段深孔注浆平面图及断面图分别见图１３、１４。主体导洞封端前全断面注浆，在此不再复述。临近既有线单层段注浆分２次进行，主体导洞封端后、连通道施工前进行第一次注浆加固，连通道施工完成后进行剩余部位注浆加固，单孔每延米理论注浆量为３００～４００Ｌ。塑１１掣堕苎芝图１３施工导洞临近既有１０号线车站深子Ｌ注浆平面图图１４施工导洞临近既有１０号线车站深孔注浆剖面图为确保注浆施工安全，注浆施工应在注浆量或稳定后的注浆压力达到上限时停止施工。３．３．２深孔注浆孔位布置深孔注浆加固范围为１０号线单层段与主体施工导洞间土体，注浆扩散半径控制不小于０．５ｍ，临近１０号线注浆孔位布孔０．８ｍｘ０．８ｍ梅花形布设，共布设８８束孔（含１４２孔），孔位布置及注浆管长度及打设角度详见图１５～１７。注浆浆液采用水泥浆外加水玻璃等外加剂，浆液配比根据现场地层情况确定，注浆压力控制在０．８～１ＭＰａ。●●●●●●●●●●●●●●●●●●图１５临近１０号线深孑Ｌ注浆横断面（Ｃ、Ｄ导洞）图２０１５（５）７７一雾如些万方数据万方数据