浅埋暗挖超大跨平顶直墙隧道施工技术.pdf

·隧道／地下工程·收稿日期：２０１６０３２８浅埋暗挖超大跨平顶直墙隧道施工技术李海宁（中铁十六局集团地铁工程有限公司　北京　１０００２２）摘　要　北京地铁十六号线二里沟站是六号线地铁轨道交通与十六号线地铁轨道交通的换乘站点。以北京地铁十六号线二里沟站柱梁施工建设为例，从技术施工的角度、安全施工的角度介绍柱梁工程项目的施工技术。关键词　浅埋暗挖　地铁风道　衬砌施工中图分类号　　　　Ｕ２３１＋．４文献标识码　　　Ｂ文章编号　１００９４５３９　（２０１６）增　１０１６２０４　　　　　　·　“”→①±②→③　“④≤②⑤“　⑥　°　⑤⑥⑥　±①③≤②→③　“④±““≤⑥③→⑤　　　　　　①°≤“⑥→　　“≤①→③②⑥⑥⑥Ｌｉ　　Ｈａｉｎｉｎｇ（　　ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ１６ｔｈ　　　　ＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐＭｅｔｒｏＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ．，　Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ　　Ｅｒｌｉｇｏｕｒａｉｌ　　　　　　　　　　　　　　　　ｓｔａｔｉｏｎｉｓａｔｒａｎｓｆｅｒｓｔａｔｉｏｎｏｆＭｅｔｒｏＬｉｎｅ１６ａｎｄＭｅｔｒｏＬｉｎｅ６ｉｎＢｅｉｊｉｎｇｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔ，　ｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔａｋｉｎｇ　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｃｏｌｕｍｎｂｅａｍｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＥｒｌｉｇｏｕＳｔａｔｉｏｎｏｆＢｅｉｊｉｎｇＭｅｔｒｏＬｉｎｅ１６ｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｏｌｕｍｎｂｅａｍ　　　　　　　　　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔｆｒｏｍｔｈｅａｎｇｌｅｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｓａｆｅｔｙ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　　ｓｈａｌｌｏｗｂｕｒｉｅｄｅｘｃａｖａｔｉｏｎ埋；　ｓｕｂｗａｙｄｕｃｔ；　ｌｉｎｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　　１工程概述北京地铁十六号线二里沟站位于三里河路与车公庄大街交叉口处。二里沟站是六号线地铁轨道交通与十六号线地铁轨道交通的换乘站点。地铁六号线东西向布置，位于车公庄大街下方；地铁十六号线南北向布置，位于三里河路下方。两线在二里沟站换乘。六号线二里沟站为单层暗挖分离侧式站台车站，车站埋深　　２７．９３ｍ，车站覆土深　　１７．５６ｍ。　　　１．１二里沟站三柱四跨主体结构本站为暗挖侧式站台车站，车站两端采用两层三柱四跨暗挖结构，车站中部上跨六号线车站段采用单层双跨暗挖结构［　１－２］。车站全长　　３０３ｍ（其中北端暗挖双层段　　１１３．２ｍ，中间单层暗挖段　　４９．５ｍ，南侧暗挖双层段　　１４０．３ｍ），车站底板埋深　　２７．２５５ｍ，车站中心线处轨顶绝对标高为　　３３．５７５ｍ。本站两端主体双层暗挖段断面高　　１８．３６ｍ，宽　　２９．４０ｍ，覆土深度　８．９０ｍ“”，采用小导管超前注浆加固，洞桩法施工［３］。见图　１。图　　　１二里沟站三柱四跨主体结构平面图　　　１．２开挖及初衬关于该项目工程隧道的开挖，为了确保工程的进度与施工过程更加顺畅、安全，在这里主要采用分区域开挖方法。首先将其划分为六个区间方位，并确定开挖的顺序。在大管棚施工完毕之后开挖中洞上导洞，其中开挖进尺应当设为一榀格栅间距［４］，在该施工阶段要切实做好初期支护和临时仰拱支护工作。见图　２。正如图　２　所示，关于该地铁工程项目暗挖风道２６１铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（增１　）·隧道／地下工程·　图　　２地铁风道暗挖断面的衬砌施工技术，一定要按照工程项目总体发展规划中的设计图纸及流程来进行，包括施工方法的选取以及施工技术的应用［５］。　　　　目前车站主体初支扣拱全断面闭合段已超过　　２０ｍ，准备进行横通道内的二衬扣拱，初支扣拱闭合段的长度已满足施工二衬扣拱的条件。根据南北侧主体实际施工进度安排二衬施工顺序，南侧主体：２　号横通道→４　号横通道，北侧主体：１　号横通道→３　号横通道。暗挖地铁风道洞桩法施工流程见图　３。图　　３暗挖地铁风道洞桩法施工　图　　４钢管柱施工　　２钢管柱施工　　２．１钢管柱加工钢管柱施工如图　４　所示，工程术１０００、术９６４　钢管采用卷制直缝管，卷管利用三辊赶板机完成。通过调整辊间距控制赶圆半径，卷板过程中利用弧形样板检查［６］，确保外形尺寸，保证失圆度不大于　　２ｍｍ。　２．２钢管柱吊装与焊接钢管柱吊装与焊装技术，在结构形式上，采用简易门式架吊装，即横梁采用两根　１１６　工字钢来（并立）进行焊接。待上层导洞底板下部的钢筋笼安装完成以后，方可开始钢管柱吊装（见图　５）。钢管柱固定安装偏差允许范围见表　１。图　　５支架　表　　　１钢管柱固定安装偏差允许范围编号检查项目允许偏差①立柱中心线和基础中心线±　５ｍｍ②柱顶及底板顶设计标高±　１０ｍｍ③立柱顶面不平度　５ｍｍ④立柱不垂直度长度的　　　１／１０００，≤　１５ｍｍ⑤各柱之间的距离间距的　　　１／１０００⑥各立柱上下两平面相应的对角线差长度的　　　１／１０００，≤　２０ｍｍ　２．３钢筋混凝土施工［　７－８］钢管柱内钢筋笼配筋图见图　６。在钢筋混凝土技术施工环节，人工挖孔每次　　１ｍ，挖孔完成之后在第一时间进行现场浇筑钢筋混凝土来护壁，每一节的长度设置为　１ｍ，而护壁的厚度控制为　　２００ｍｍ，钢筋混凝土的强度等级为　Ｃ２０。之后可分别采用不同结构形式的钢筋。其中，钢筋主筋直径为　　２０ｍｍ，螺旋筋为　　１０ｍｍ。图　　６钢管柱内钢筋笼配筋图　３（二次）衬砌施工关键技术［９］在小导洞临时支护拆除施工阶段，主要包括了调仓段和填仓段，两段的端口处均多拆除　　１．２ｍ，这样做的目的主要是方便为钢筋及防水甩槎提供充足的空间，见图７“。在拆除过程中，遵循小分段、快拆除、”勤量测、速反馈的基本施工指导原则，首先采用风镐来破除初支的喷射混凝土，紧接着是割除格栅。　　３．１底板及底拱二次衬砌换撑施工关于此施工技术，在施工中主要的支撑代换方３６１铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（增１　）·隧道／地下工程·法包括两种，分别是门框代换方法与水平工字钢代换的方法。本次施工负责单位在经过模拟实验及其分析考量之后最终决定运用水平工字钢代换方法［１０］，原因是水平工字钢代换施工方法远远比门框代换施工方法要安全，并且在施工过程中能够实现“连续往前代换。正如图暗挖地铁风道洞桩法施”工所示。图　　７小导洞临时支护拆除范围　　３．２中板二次衬砌施换撑施工“本次施工所遵循的原则就是先破混凝土、后”割格栅、跳一割一［１１］。该施工环节最大的难点就在于中板以上结构体系内部的稳定性，其具体意思就是指在不切断临时中隔壁的基础之上，来相对安全高效的完成中板模筑。因此，在该工程项目风道（二次）衬砌施工这一环节过程当中，需要严格遵循上述原则标准，在方案的设计与制定上，将其破除段定为　　７ｍ，并且将其需要破除的高度设定为　０．５ｍ（其中包含了　　０．４ｍ　的中板厚度），见图　８。图　　８地铁风道双层段中板换撑施工　　３．３其他辅助性施工技术其中应用最为广泛也是最为实用的则是浅埋暗挖施工方法，该技术的应用与实现可以最大限度地保障施工过程中的稳定性、持续性，主要起到控制沉降和保证施工安全的功用。在具体操作方面，包括像管井降水施工技术、小导管注浆施工技术以及环形开挖留核心土施工技术等［１２］。但随着时代的发展，社会的进步，当前国内对于地铁相关项目的修建施工性能要求也越来越高，因此对于以往浅埋暗挖施工方法等相关辅助性施工技术的应用发展还需要进一步完善。在本文中提到的小导管注浆施工技术，在暗挖地铁风道的施工过程中，其所开挖的隧道在过重要管线时，为了保证安全施工，通常情况下都会采用长管棚支护技术，它所应用的就是一种双排小导管超前支护技术。以上述地铁风道的施工为例，在施作长管棚时经常会出现沉降的不利局面，这种偏差有时会达到（　　４～５ｍｍ），因此，为了弥补不足，在原有导管注浆施工技术基础上，研发了一种双排小导管应用技术，主要操作就是依据传统常规的小导管，再增加一排倾角在　３０°～４５°之间的小导管。　４结束语关于双层双跨平顶直墙暗挖地铁风道工程项目探讨分析其（二次）衬砌施工技术中的关键点。主要目的就是强化项目工程的施工质量及其安全控制体系。其中关于地铁暗挖风道的衬砌施工及其技术应用，严格遵循浅埋暗挖的基本标准原则，“”“”“”“”包括像管超前、严注浆、短开挖、强支护等。北京地铁　６　号线与　１６　号线换乘站，该地铁风道的施工措施以及方案规划都比较得力，进而就有效的保障了整个风道结构在施工过程中的安全性，基本上杜绝了地面坍塌事故的发生，并且极为有效的控制着地表沉降。该工程项目的施工，为今后国内各城市地铁交通规划建设提供了很好的借鉴作用。参考文献［１］　蔡昱，雷建华．北京地铁　７　号线大郊亭站附属结构暗挖施工技术［Ｊ］．城市轨道交通研究，２０１４，１７　（１１　）：　　１０７－１１２．［２］　侯春山．大兴线高米店南站　１、２　号风道结构设计［Ｊ］．城市建设理论研究：电子版，２０１２（５）．［３］　田海波．大跨平顶直墙暗挖通道二次衬砌技术探析［Ｊ］．隧道建设，２０１５（３）：　２６８－２７３．［４］　刘绍云，张有勇，李茂，等．平顶直墙大跨度隧道浅埋暗挖施工技术［Ｊ］．山西建筑，２００９，３５（２３）：　３３７－３３８．［５］　徐福田．大跨度平顶直墙暗挖通道穿越高危风险源施４６１铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（增１　）·隧道／地下工程·工技术［Ｊ］．施工技术，２０１５，４４（１１）：　１０８－１１２．［６］　孙玉兰，朱海城．拱顶出露隧道暗挖施工技术［Ｊ］．铁道建筑，２０１２（７）：　３７－３９．［７］　王景斌．北京地铁十号线双井车站施工技术研究［Ｄ］．北京：中国地质大学，２０１０．［８］　邱立光．地铁暗挖车站二衬结构半逆作法施工技术研究［Ｊ］．四川建材，２０１５（２）：　１８６－１８８．［９］　蒋肼．北京地铁黄庄车站风道衬砌施工技术［Ｊ］．国防交通工程与技术，２００８，６（４）：　５７－５９．［１０］叶祖圣．地铁超高暗挖结构二衬特殊支架法施工技术［Ｊ］．兰州文理学院学报：自然科学版，２０１５，２９（２）：　４８－５２．［１１］刘会林．地铁暗挖隧道下穿既有桥梁异形板施工技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１３（Ｓ１）：　８０－８３．［１２］杨威虎，杜江，刘焕强，等．双层双跨平顶直墙暗挖地铁风道二次衬砌施工关键技术［Ｊ］．隧道建设，２００８，２８（４）：　４６５－４６８，檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪４８８．　　（上接第　４６　页）　５．６施工中遇到的问题及解决措施由于河床地质结构复杂，施工中遇到的一些问题，常采用如下几点办法解决。（１）遇障碍物，导致钢管桩打入深度不足。打桩过程中遇孤石或其他不明障碍物、导致钢管桩打入深度不足时，采用弧形桩在远离承台方向绕过障碍物插打，但要注意移动距离不要太大并在钢管桩与围檩之间填塞钢板。（２）侧向挤压力不均匀，导致钢管桩偏斜。钢管桩穿越杂填土或砂砾过程中，易遇到石块等侧向挤压作用力大小不同容而发生偏斜，此时将钢管桩往上拔　　１．５ｍ　左右，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢管桩的位置得到纠正。（３）钢管桩倾斜度过大。可采用异形插板来纠正，异形插板一般为上下宽度不等的楔形板，异形插板可根据据实际倾斜度进行焊接加工。（４）地基较软，导致邻桩带入。在软弱地层中，可能发生钢管桩插打时将邻桩带入现象，可把已插打完成的数根桩焊接在一起，且在施打桩的锁扣上涂刷黄油等润滑润滑剂，减小阻力。（５）渗漏水。当发生锁扣渗漏时，可用棉絮或掺加胶泥在内侧嵌塞，同时在漏缝外侧撒布木屑或谷糠进行堵塞；也可在锁扣迎水面采用水下作业填塞棉絮胶泥；当桩脚渗漏时，可在桩脚处填筑土袋、填充水下混凝土的方法止水；当因河床透水引起大量的桩脚或基坑底渗漏，可向透水层压注水泥砂浆或水泥水玻璃双液浆止水。　６结束语钢管桩围堰具有单桩强度及刚度高、回收利用率高、配合内支撑使用承载能力高等优点，适用范围广泛，对于软弱地质及覆盖层较厚的地质条件尤为适宜。当然，围堰的形式是多种多样的，每种围堰都有其各自的力学特性和适用条件，制定方案时应综合考虑以下各种因素进行比选：桥梁具体的水文、地质条件，企业自有及地方市场供应的材料、设备，企业的技术能力等。参考文献［１］　李险峰．王万铁路松花江特大桥基础施工技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（７）：　５９－６０．［２］　丛义营，孙晓荣．双壁钢围堰精确下放施工技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（５）：　４５－４６．［３］　郭成刚．深水大直径双壁钢围堰封底混凝土厚度设计与施工技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（３）：　６３－６４．［４］　周述芳，孙飞．复杂地质条件下锁扣钢管桩深水围堰施工［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１２（１０）：　６６－６７．［５］　马捷．宁安铁路桥梁深水基坑钢板桩围堰设计与施工［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１４（３）：３３．［６］　王青蕊．游荡性河床桥梁深水低桩承台拉森钢板桩围堰设计施工技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（３）：　５４－５５．［７］　宋军．深水低桩承台钢板桩围堰设计与施工技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（５）：　３５－３６．［８］　孙鸿飞，张飞．大西客运专线晋陕黄河特大桥主墩深水基础锁口钢管桩围堰设计与检算［Ｊ］．铁道标准设计，２０１１（Ｓ）：７２．［９］　江正荣．建筑施工计算手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００７：　１４５－１５３．［１０］　　　ＪＧＪ１２０－２０１２建筑基坑支护技术规程［Ｓ］．［１１］管永存，吴迎花，王海波．浅谈锁口钢管桩围堰深水基础施工［Ｊ］．公路交通科技，２０１５（１２）：１６３．［１２］　　　ＧＢ５０４９７－２００９建筑基坑工程监测技术规范［Ｓ］．５６１铁道建筑技术　　　　　ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６　（增１　）