浅埋暗挖地下框架结构多导洞施工工法

由中铁十六局集团有限公司完成的工法浅埋暗挖地下框架结构多导洞施工工法01形成过程操作原理质量控制工法特点材料设备安全措施目录030502040607环保措施应用实例效益分析荣誉表彰目录0908010基本信息《浅埋暗挖地下框架结构多导洞施工工法》是中铁十六局集团有限公司完成的建筑类施工工法，作者分别是马振江、胡方田；该工法适用于围岩土体松散、自稳能力差的框架结构多导洞分块施工，最后形成结构整体的地下工程。《浅埋暗挖地下框架结构多导洞施工工法》主要的工法特点：将地下大跨度平顶方厅矩形框架结构化大为小，分解成多导洞分块施工，最后形成整体；有效克服地质条件恶劣、结构围岩土体松散自稳能力差和易坍塌的难题；不影响地上正常学习、生活及交通现状。2006年1月19日，《浅埋暗挖地下框架结构多导洞施工工法》被中华人民共和国住房和城乡建设部评定为2003~2004年度国家级工法。形成过程形成过程随着国民经济的发展，各种地下基础设施的建设越来越多，而这些设施往往建在人口密集，交通拥挤、各种管线较多地段，为不影响正常学习、生活及交通等，许多较大地下设施采用浅埋暗挖法施工，而浅埋暗挖多导洞施工法是解决埋深较浅、跨度较大结构施工难题的一种途径。北京城市铁路东直门车站地下方厅是中国最大的平顶方厅结构，施工难度大、技术复杂、工艺新、质量标准高，集高、难、新于一体，将整体结构分解成11个导洞分块施工，最后形成整体，保证了工期和质量，取得了较好的社会效益和经济效益，为以后大断面地下结构的施工提供经验与参考价值。中铁十六局集团有限公司根据科研成果和施工经验总结形成《浅埋暗挖地下框架结构多导洞施工工法》。

工法特点工法特点《浅埋暗挖地下框架结构多导洞施工工法》有以下特点：1．将地下大跨度平顶方厅矩形框架结构化大为小，分解成多导洞分块施工，最后形成整体。2．有效克服地质条件恶劣、结构围岩土体松散自稳能力差和易坍塌的难题。3．地下施工静悄悄、地上交通正常运行，不影响地上正常学习、生活及交通现状。4．施工工序复杂，转换频繁，必须合理安排各工序，做好受力转换，确保结构的受力平衡。5．二次衬砌采用分段跳格法施工，施工缝较多，处理好施工缝部位的防水，保证混凝土的防水效果是关键。

操作原理适用范围工艺原理工艺流程操作要点劳动组织12345操作原理适用范围《浅埋暗挖地下框架结构多导洞施工工法》适用于围岩土体松散、自稳能力差的框架结构多导洞分块施工，最后形成结构整体的地下工程。

工艺原理《浅埋暗挖地下框架结构多导洞施工工法》浅埋软弱地层暗挖大断面平顶框架结构，按照新奥法“管超前，严注浆、强支护、短进尺、早成环、环套环、勤量测”的原则，将大洞室分为若干个小导洞，采用分块开挖，缩短封闭时间，利用洞室中隔墙有效控制地层沉降，保证施工安全；采用地层超前小导管注浆技术，有效克服地质条件恶劣、结构围岩土体松散、自稳能力差和易坍塌的技术难题。

工艺流程《浅埋暗挖地下框架结构多导洞施工工法》施工工艺方法及施工顺序：该工法按照新奥法“管超前、严注浆、强支护、短进尺、早成环、环套环、勤量测”的原则，将地下大跨度平顶方厅矩形框架结构分为若干个导洞，按台阶法开挖，利用中隔墙有效控制地层沉降，保证施工安全。地下方厅的土方和进料运输任务主要由施工竖井和4＃风道承担地下方厅的出土进料任务。根据地下方厅框架结构的结构特点，将地下方厅分为11个导洞（见图1），每个导洞按上中下台阶顺序进行开挖，3＃、4＃导洞跳格开挖。换乘通道中洞在距开口4.8米时逐步挑高进入3＃～5＃导洞施工，2＃导洞开口部位的临时梁柱完成后，开口施工2＃横通道，2＃横通道施工完成后，施工相应部位的临时梁柱进入3＃、4＃11个导洞的施工。施工顺序为：先施工3＃导洞，后施工4＃导洞。其中3＃-6＃导洞从4＃风道开辟工作面，3＃导洞初期支护完成后即施工相应部位的二衬梁柱，每段施工长度为6米，二衬梁柱完成后分段跳格施工其余部位的二次衬砌，最后形成方厅框架结构主体。地下方厅施工顺序图（图1）方厅工艺流程按土方开挖→小导管超前注浆加固地层→格栅架设→喷射混凝土施工→防水层施工→二次衬砌施工→监控量测的顺序进行施工。

操作要点《浅埋暗挖地下框架结构多导洞施工工法》操作要点有以下7项：（1）土方开挖。开挖采用上中下台阶顺序施工，台阶长度控制在3～5米，开挖步长0.5米，人工使用风镐开挖，手推车运输。由于地下方厅围岩土体松散，稳定性差，因此，将导洞由原设计的两步开挖改为三步开挖，即由上、下台阶改为上、中、下三个台阶，中层板临时支撑设在中台阶（见图2），台阶长度控制在3～5米；同时为了防止顶部、边墙和掌子面坍塌及地表沉降，在顶部和边墙打设超前注浆小导管，形成超前管棚，小导管采用Ф42注浆花管，长3.0米，前后搭接不少于1.0米，间距300毫米，每一循环步都要对工作面施作Ф6＠150x150钢筋喷80毫米厚混凝土；在上中台阶拱脚打设锁脚锚杆，每榀格栅每侧各打设一根，采用Ф42钢筋，长度为3.0米；在掌子面打设注浆小导管，用以预先加固土体，采用Ф42钢管，长度为3.0米，间距600x600，纵向不搭接。土层加固均采用水泥水玻璃双液浆，配合比根据现场试验修正，一般注浆压力初浆为0.3兆帕，终浆为0.6兆帕。导洞开挖纵断面图（图2）（2）小导管超前注浆加固地层。劳动组织《浅埋暗挖地下框架结构多导洞施工工法》需用的劳动组织人员见表1。

材料设备材料设备《浅埋暗挖地下框架结构多导洞施工工法》需用的主要机具设备见表2。

质量控制质量控制《浅埋暗挖地下框架结构多导洞施工工法》质量控制应遵循以下要求：1．支护施工严格按照《地下铁道施工及验收规范》、《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》的有关规定，临时支护喷射混凝土的等级不应低于设计要求，采用预埋钢筋头、设置量测标志控制喷射混凝土厚度，格栅支撑是柔性结构，除了严格按设计下料、组焊和安装外，必须用混凝土将其喷射密实，现场用肉眼或锤击办法进行检查，发现空鼓不实之处，应凿开补喷。2．灌筑混凝土执行《地下铁道施工及验收规范》、《混凝土结构工程施工质量验收规范》、《砌体工程施工质量验收规范》的有关规定，认真控制配合比，严格控制钢拱架模板加工质量，保证衬砌混凝土强度和观感质量。3．监控量测。现场进行地质和支护状况观察、周边位移量测、拱顶下沉量测，地表下沉量测等项目，及时掌握围岩和支护动态，判断支护的可靠性，以保证施工安全和围岩稳定。

安全措施安全措施采用《浅埋暗挖地下框架结构多导洞施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，应遵守注意下列事项：1．进行全员安全教育，针对工程特点、参照有关安全规则制订、落实安全规章制度。2．开挖的各分步在完成规定的进尺后，必须立即架设格栅喷射混凝土，以减少围岩的变形。3．各分步开挖必须在临近作业面的初期支护有一定强度后实施，开挖台阶长度应以能尽块使初期支护闭合而不造成两部施工干扰为原则。4．加强对围岩和支护的动态监测，进行信息化管理，根据量测数据，分析、判断围岩和支护的稳定状态，并采取正确的态度，科学组织施工，确保安全。

环保措施环保措施《浅埋暗挖地下框架结构多导洞施工工法》施工过程中对周围建筑物（包括国家文物）的保护及对工程弃碴、污水排放、机械噪音控制和生活垃圾处理，均应按照国家环保部门的环保要求执行，各项控制指标均不超过规定的允许值。主要采取如下措施：1．环境保护教育。认真学习国家和地方环境保护的各项法律、法规和标准，在开工前对全体职工进行宣传、教育增强全员环保意识。2．施工现场环境美化。工地应落实门前三包环境责任制，不在工地门前围栏外侧公用场地堆放材料、垃圾等。对门前屋后凡可进行绿化的地点均临时种植花草树木。3．保护公共设施及文物。施工中有责任确保城市公共设施的安全。在土方开挖过程中，如发现有文物迹象，应局部或全部停工，采取有效的保护措施。4．粉尘控制。做到施工场地硬化，要定期向地面的洒水，减少灰尘对周围环境的污染。禁止在施工现场焚烧有毒、有害和有恶臭气味的物质。装卸有粉尘的材料时，应洒水湿润或在仓库内进行。拆除临时设施时，及时洒水处理，降低扬尘污染。5．噪音控制。效益分析效益分析《浅埋暗挖地下框架结构多导洞施工工法》具有以下社会经济效应：1．该工法技术可靠，分步跳格开挖减少对围岩的扰动，充分发挥围岩自稳能力，施工安全稳妥，在北京城市铁路东直门车站地下方厅工程施工中，未发生坍塌、人员伤亡事故。2．通过优化施工程序、结构和临时支护刚度，能有效控制围岩变形和地表沉降，从而保证地面建筑物和地下管线的安全。3．通过超前注浆支护和跳格开挖，使初期支护成型好，减少超欠挖。4．地下方厅的顺利施工，未对市民的工作生活造成任何影响，为以后同类工程的施工提供了参考、积累了经验，用数据证明了施工工艺的可行性及科学性，是施工水平的重要体现。5．地下方厅理想的防水效果，使防水维护问题一劳永逸地得到解决，节约了维护费用。该成果应用于生产后，使原来滞后一个月工期能够按时完成，节约了成本，降低了造价35万元。

应用实例应用实例《浅埋暗挖地下框架结构多导洞施工工法》应用实例：北京城市铁路东直门车站地下方厅位于东直门立交桥下、城铁东直门车站的南端，北侧通过换乘通道南段与车站相连，西侧通过南北两条连接通道与环线地铁相连，南侧通过风道连接到风亭。地下方厅南北长24米，东西长35米，矩形框架结构，顶板覆土厚约11米左右，为中国较大的地下方厅工程，结构断面大，受力转换复杂，地质条件较差，且地面为交通枢纽，地下管道众多。为了保证地面建筑和地下管线的安全，设计要求地表沉降控制在30毫米以内。2001年12月开始，2002年6月20日正洞初期支护全部完成，开挖过程中地表最大沉降