地铁浅埋暗挖法车站进洞施工技术

1、#专家专稿#文章编号:1009-6825(200512-0001-02地铁浅埋暗挖法车站进洞施工技术收稿日期:2005-03-10作者简介:苏 斌(1966-,男,北京交通大学在读博士,高工,北京市轨道交通建设管理有限公司,北京 100061苏 斌摘 要:以北京地铁磁器口车站为例,介绍暗挖车站主体进洞施工技术,对不同方案进行分析比选,评价采用加强环方案进洞的效果,指出加强环对控制地表沉降起到了较好的作用。关键词:地铁车站,暗挖法,进洞,方案,加强环中图分类号:U 231文献标识码:A目前,我国的地铁建设在大都市发展迅速,实践证明城市地铁交通具有安全、准时、运量大、节能、环保、缓解交通拥堵等优点

2、,地铁所到之处经济繁荣、楼宇兴旺。随着地铁建设的加快,地铁施工技术不断发展。现以磁器口车站为例,对由风道内进行车站主体开挖方法进行研究和探讨。1 工程概况磁器口车站是北京地铁5号线四座采用全暗挖法施作的车站之一,全长180m,宽21.87m,高14.933m 。车站主体覆土深度为9.8m10.3m 。车站为双层岛式三拱两柱结构,车站地下一层为站厅层,预留通道实现与七号线换乘,地下二层为站台层。车站设有两座风井、风道,四个出入口。按照永临结合的原则,利用两个风井作为施工竖井,风道作为施工通道,进行车站主体施工1。2 风井及风道施工风井采用明挖顺做法施工,先完成风井开挖,然后施作风井二次衬砌结构,

3、再开挖风道。由于风道断面尺寸较大,施工采用CRD 法开挖,开挖方法如图1 所示。在渐变段开挖时,由于仰角较大,小导管打设角度超过45b 以上,超前小导管达不到预定的超前支护作用,拱部Ñ,Ó洞室采用全断面注浆法进行土层加固,同时增设水平钢支撑。对于粉土类地层可采用劈裂注浆法改良土层2,3。3 主体开洞方案比较分析根据结构性质,选定了五种方案,具体分述如下。1方案一:小导洞进洞方案风道开挖至渐变段后,风道与主体结合部分Ó,Ô,Ö洞室停止开挖,挂网喷射30cm 厚混凝土封闭掌子面,由开挖Ñ,Ò,Õ步渐变为开挖Ñ

4、,Ò,Ó,Ô,Õ步。进入结合部后,开挖方法如图2所示。超前支护采用双排小导管,先开挖拱部Ñ,支立钢拱架,顺序开挖ÒÕ步。拱架截面250mm,喷射混凝土厚350mm 。为保证开洞稳定,在一侧打设直径为108mm 、长7m10m 的锚管, 并注浆锚固。主体开洞前打设超前大管棚和超前小导管,完成进洞施工,车站主体完成后,开挖风道剩余土体,施作风道二次衬砌结构。2方案二:单拱挑高二次衬砌开洞方案风道进入渐变段后,逐步上挑,上挑高度满足施作一跨主体结构。挑高后段超前支护采用双排小导管,然后采用CR D 法分十步开挖,具体做法如图3 所

5、示。挑高段开挖完成后,在主体进洞方向打设一环直径108mm 的长管棚,再打设超前小导管,注浆加固进洞部位开挖土体。超前支护完成后,在挑高段内完成车站端部的一跨结构,结构扩挖部分用混凝土回填,形成稳定支撑。该方案最大开挖高度19.2m,最小埋#1#第31卷第12期2005年6月 山西建筑SHANXI ARCH ITECTUREVol.31No.12Jun. 2005深6m 。3方案三:双拱挑高二次衬砌开洞方案采用单拱上挑开挖高度较大,该方案对方案二进行改进, 采用双拱挑高方法。做法见图4。该方案采用直墙断面结构形式,分八步开挖,在侧墙打设长锚管注浆加固,开挖完成后在主体进洞方向打设一环直径108

6、mm 的长管棚,再打设超前小导管,注浆加固进洞部位开挖土体,然后施作一跨主体结构。该方案开挖高度17.4m 。4方案四:单拱平移二次衬砌开洞方案为尽量降低挑高高度,在满足二次衬砌结构尺寸的条件下,可采用挑高段平移法,根据推算,挑高段向车站端部平移1.8m 可满足一跨结构要求。平移后,按照方案二的方法完成洞口的超前支护和二次衬砌。平移后开挖高度降至16.55m,同样采用CRD 法分八步开挖。该方案为初步设计方案,做法见图5 。5方案五:加强环进洞方案方案二,方案三,方案四都是在开挖完成后,施作一跨二次衬砌结构,形成挑高段稳定支撑,然后进行车站主体开挖。由于施作二次衬砌结构,需进行较大的体系转换,

7、给施工工期带来一定影响。加强环方案暂不施作主体结构,采用一种方法对初期支护和开洞处进行加强,然后直接进行车站主体开挖,挑高段二次衬砌结构随主体一同施作。该方案主要加厚初期支护厚度至60cm,使初期支护形成一种壳效应,在开洞处施作加强梁,以保证开挖进洞的安全4。各种方案对工期、造价、安全、方便施工的对比分析,见表1。4 加强环进洞施工技术通过对方案的比较分析,在实际施工中采用了加强环进洞施工方案。风道开挖至主体时,向车站端部平移1.8m 完成挑高段施工,施作初期支护时,外层为格栅钢拱架加网喷混凝土,同时在格栅拱架上埋设25cm 长接茬钢筋,开挖初支完成后,绑扎520双层钢筋网,喷射30cm 厚混

8、凝土5。在车站主体开洞处,设置三道加强环,中洞一道,边洞各一道,三道加强环结合到一起,截面尺寸采用300mm 800mm,加强环钢筋较密集,采用灌注混凝土确保质量。表1 各方案对比分析表序号方案名称 优点缺点方案一小导洞施工速度快、造价低、地面沉降小需封闭一侧风道掌子面、洞室直墙高、安全性差、锚管和开洞超前管棚施作困难方案二单拱挑高二次衬砌由风道直接上挑、采用曲墙结构受力好、开洞超前支护施作方便工期长、分步多、回填圬工量大、造价高、地面沉降大、有一定风险方案三双拱挑高二次衬砌结构开挖高度降低、直墙进洞施工方便、造价适度工期长、直墙受力形式不好、工序变换大,工种变换频繁、施作二次衬砌难度大,需采

9、取特殊支撑替换、安全性差方案四单拱平移二次衬砌结构开挖高度进一步降低、结构受力形式好、地面沉降适中工期长、平移造成回填圬工量大、造价高、工序变换大,工种变换频繁、平移段回挖难度大、安全性差方案五加强环结构开挖高度低、施工速度快、结构受力形式好、进洞施工方便、地面沉降适中为降低高度需平移、造价提高、平移段回挖难度大5 结语在北京地铁磁器口车站施工中,如采用先完成二次衬砌再进洞施工方案,工期为100d120d,现场由于采用加强环进洞方案,20d 便完成加强环施工,进入车站主体开挖,大大提前了进洞日期。施工过程地表沉降监测数据表明,开挖过程引起的地表沉降与相邻标段基本相同。在拆除临时支护施作二次衬砌

10、过程中,地表沉降最大值为12mm,平均值为8.9mm 。而相邻标段引起的平均沉降在20mm30mm 范围内,加强环对控制地表沉降起到了较好的作用。由横通道进入车站主体施工是暗挖车站重要的施工环节,该处为风道、车站主体、区间的结合部位,结构受力复杂,施工危险性大,需慎重施工,处理不善会引起严重后果。该文通过施工方案的比选和实践经验,为今后类似工程积累了一些经验。参考文献:1彭泽润.北京地铁复八线土建工程施工技术M .北京:中国科学技术出版社,2003.59-67.2关宝树.隧道施工要点集M .北京:人民交通出版社,2003.40-49.3关宝树.隧道设计要点集M .北京:人民交通出版社,2004

11、.17-28.4田巧焕.北京地铁五号线天坛东门站施工阶段计算与分析J.铁道标准设计,2004(4:12-14.5顾拥武.砂层地铁车站暗挖施工技术研究J.铁道标准设计,2004(11:23-25.C onstru ctive technology of subway station tunnel by shallow -burying &hidden -digging methodSU BinAbstract:T aking Ciqikou station o f Beijing Subway for ex ample,it introduces constr uctive technology of hidden -gig ging station tunnel,analy zes &compares differ ent plans,evaluztes effects of adopt ing strengthening circle tunnel pla