地鐵車站施工工法

北京地鐵五號線08標段張自忠路站淺埋地鐵單拱雙柱雙側(cè)洞法暗挖車站施工工法匯報北京市政建設(shè)集團有限責(zé)任公司一、工程簡介明挖三層結(jié)構(gòu)明挖三層結(jié)構(gòu)暗挖單層結(jié)構(gòu)平安大街平安大街東四北大街五號線08標張自忠路站平面圖五號線08標張自忠路站縱剖面圖暗挖法施工68.6mE暗挖段上方既有管線情況三維圖

本車站為地下島式車站，車站總長179.8m。平安大街南北兩側(cè)為蓋挖法施工的三層三跨箱型結(jié)構(gòu)，其基坑采用鉆孔灌注樁加鋼管內(nèi)支撐的支護形式，南端結(jié)構(gòu)長55.8m，北端結(jié)構(gòu)長55.4m，兩端結(jié)構(gòu)寬均為26.2m。穿越平安大街部分為暗挖側(cè)洞法施工的單層三連拱兩柱結(jié)構(gòu)，長68.6m，寬23.76m，采用復(fù)合式襯砌。車站附屬構(gòu)筑物共設(shè)四個出入口和兩個風(fēng)道，其中西北、西南出入口為暗挖法施工東北、東南出入口為明挖法施工。東北風(fēng)道為明挖法施工，西南風(fēng)道為暗挖法施工。該站共設(shè)有四個出入口通道及兩個風(fēng)道，總建筑面積13316㎡。

工程地質(zhì)情況

工程地質(zhì)概況本車站暗挖段主要穿越粉細砂層、卵石層。蓋挖車站結(jié)構(gòu)座落在粘土層上。水文地質(zhì)概況本車站暗挖段受上層滯水、潛水及承壓水影響。上層滯水：主要位于粘質(zhì)粉土層，水位標高37.22m；潛水：主要位于卵石層中，水位標高26.35m；承壓水：主要位于砂卵層中，水位標高21.38m。二、工法簡介北京市政建設(shè)集團有限責(zé)任公司承建的北京地鐵五號線08標段張自忠路站車站工程，在穿越城市主干道平安大街施工時，為了保證工程質(zhì)量和既有交通干道的安全，研究開發(fā)了超淺埋單拱大跨雙側(cè)洞法暗挖施工工法，并獲得了成功。在張自忠路工程之前，國內(nèi)還沒有單跨跨度超過20m并采用雙側(cè)洞法施工的地鐵車站。通過此次施工，形成了對超淺埋單拱大跨雙側(cè)洞法暗挖地鐵車站施工關(guān)鍵技術(shù)的系統(tǒng)認識，并取得了一些重要研究成果：首創(chuàng)了一整套復(fù)雜在環(huán)境條件下，超淺埋單拱大跨雙側(cè)洞法淺埋暗挖地鐵車站施工技術(shù)；構(gòu)建了一整套大管棚施工方法，并在工程中成功應(yīng)用；確立了一套臨時支撐拆除與二襯施工力系轉(zhuǎn)換控制技術(shù)；全方位實施了地層變位分配控制原理，成功地將采用雙側(cè)洞法施工的張自忠路站地鐵車站的地表沉降值控制在了45mm以內(nèi)。1.前言2.1利用淺埋地鐵單拱雙柱雙側(cè)洞法暗挖車站施工工法，能有效地控制地表沉降量，保護了既有道路及管線的營運安全。使暗挖施工的地鐵車站對周邊環(huán)境影響因素大大降低。2．2首次采用地層變位分配控制原理，超前、主動層層分解沉降值把預(yù)測變形、規(guī)劃變形、和控制變形匯于一體，在預(yù)測變形參數(shù)、規(guī)劃變形參數(shù)、控制變形參數(shù)的基礎(chǔ)上，修正施工與支護參數(shù)確保施工安全、快捷。2．3首次建立了淺埋隧道上覆土層結(jié)構(gòu)模型，據(jù)此提出了地層預(yù)加固系統(tǒng)的作用機理。構(gòu)建了一整套超前支護大管棚的施工方法。控制了地層沉降以及管線差異沉降對安全施工有著重要意義。2．4雙側(cè)洞法優(yōu)點為結(jié)構(gòu)變形量較小，工期相對較短，力系轉(zhuǎn)換明確，節(jié)省原材料。2.工法特點3適用范圍在穿越城市主干道及既有地下管線眾多、且地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜環(huán)境條件下高跨比小于0.45的地鐵車站，以及其它地下工程。針對淺埋、多管線并存、拱頂含水粉細砂層等復(fù)雜土工環(huán)境條件，通過系統(tǒng)的理論研究和工程實踐，在現(xiàn)有超淺埋暗挖地鐵車站施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，首次在國內(nèi)成功開發(fā)并實施了單拱雙柱雙側(cè)洞暗挖車站施工工法，形成了一整套關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了復(fù)雜環(huán)境條件下側(cè)洞法施工技術(shù)的重大突破，從實踐上突破了側(cè)洞法施工的傳統(tǒng)理念，開發(fā)、豐富了淺埋暗挖法施工地鐵車站或大斷面隧道的應(yīng)用領(lǐng)域，為北京地區(qū)乃至全國的地下工程建設(shè)提供了可資借鑒的工程實例。

4.工藝原理4.1、

大管棚施工

1、采用定向鉆成孔，鉆管跟進的施工工藝。

2、主要設(shè)備：成孔與鉆管跟進采用DD-20定向鋪管鉆機。采用地質(zhì)雷達進行鉆進定向。

3、主要材料：采用Φ159×8鋼管，每端打入深度.34m。泥漿采用進口高分子有機聚合物及與之相配的進口材料。

159大管棚間距500mm成孔后夯管跟進大管棚注漿小導(dǎo)管注漿

在進行管棚施工的同時，在管棚間及砂層內(nèi)打入小導(dǎo)管進行周壁預(yù)注漿。小導(dǎo)管選用φ32.5的熱軋鋼管，t=3.5mm，長度3.0m，外插角10°～12°，每三榀格柵打設(shè)一排，環(huán)向間距0.5m（無管棚段間距加密為0.3m），管壁每隔100～200交錯鉆眼，眼孔直徑6～8mm。注漿小導(dǎo)管用風(fēng)鉆打入。由于本暗挖段頂部處于粉細砂及中粗砂層中，根據(jù)現(xiàn)場試驗確定，采用水玻璃漿液，水玻璃濃度30Be，注漿壓力控制在0.3MPa。1、隧道初襯1、3、7導(dǎo)洞穿越粉細砂弱土層帶，圍巖自穩(wěn)能力差，無法形成承載拱，一旦開挖造成土體沉降變形，均會向上傳遞直至地表，確保施工過程中的圍巖穩(wěn)定，以安全施工為目標，采取何種切實可行的方法加固圍巖，改良隧道周邊的土的力學(xué)性能，是本工程的關(guān)鍵點。2、依據(jù)設(shè)計，隧道施作之前，首先施工超前支護大管棚這一工序，如何在施工大管棚時，確保土層與管棚外壁之間的縫隙填充密實，回避由于施做大管棚先期引發(fā)的沉降，是本工程的重點。3、依據(jù)設(shè)計，隧道二襯施作前，應(yīng)對初襯進行破除，如何在初襯的鑿除過程中，以安全生產(chǎn)為目標，確保支護體系的穩(wěn)定及已施工完的底縱梁、頂縱梁及鋼管柱的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定是本工程的重點點。4、在二襯施工過程中，如何完成對頂縱梁及側(cè)墻的混凝土澆筑，且保證混凝土的實體質(zhì)量，是本工程的重點點。關(guān)鍵點措施；1、在開挖過程中，嚴格遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、早成環(huán)、環(huán)套環(huán)、勤量測”十八字方針，為保證施工的順利進行，項目部組織初襯驗收小組，對初襯施工的每道工序都進行嚴格的檢查。2、初襯在施工過程中，根據(jù)開挖斷面的大小、土質(zhì)的情況在大部分斷面開挖過程中，采用臺階法施工。主體暗挖在土方開挖過程中，由于掌子面多處于粉細砂層之中，為了保證掌子面的穩(wěn)定，在進行土方開挖前，對掌子面采取水玻璃漿液進行加固（甲液濃玻璃：水＝1:3，乙液濃硫酸：水＝1:3，改性水玻璃甲：乙＝3:1，PH值控制在2.5-3Be），以保證開挖中的安全。同時，為了控制對平安大街沉降的影響，根據(jù)設(shè)計要求，采用每榀打設(shè)鎖腳錨管的措施，及時對初襯格柵進行加固。根據(jù)初襯的施工進度，每隔5m左右對已施做完的初襯進行后背注漿，以保證初襯背后的密實度。通過采取鎖腳錨管及背后注漿等措施，從而使主體暗挖的沉降值控制在設(shè)計范圍內(nèi)。3、拱背注漿完成之后用美國勞累公司型號：SIR-2000雷達進行探測。土方開挖及結(jié)構(gòu)施工

單層三連拱隧道結(jié)構(gòu)采用側(cè)洞法施工，先施工兩端側(cè)洞，采用CRD（交叉中隔壁）法形成。1、底縱梁模板全部采用鋼模板，外面用“幾”字形工字鋼支架進行加固，其中圓弧段工字鋼為預(yù)先加工定型支架。工字鋼支架每隔1.2m設(shè)置一道，采用鋼管進行拉結(jié)，并用木方子與初襯相支撐。2、頂縱梁和底縱梁一樣，也采用工字鋼支架對鋼模板進行加固。工字鋼支架在支搭過程中，為了保證基礎(chǔ)的平整，采用37磚墻進行找平，南北方向布置木方子作為承載的骨架，木方上方擱置工字鋼支架，工字鋼支架的一側(cè)緊鄰初襯，另外一側(cè)采用腳手架進行支護。3、主體暗挖的斷面為三心圓組合成的三拱二柱結(jié)構(gòu)，因此其斷面鋼模板全部為外加工模板，又因側(cè)墻厚度較大為600～800mm，故全部采用滿堂紅架子進行支撐。暗挖段底縱梁支模圖暗挖段頂縱梁支模圖暗挖段曲線墻支模圖臨時中隔壁拆除方案①間隔拆除下導(dǎo)豎撐Ⅲ、Ⅳ，并施做仰拱混凝土；②間隔拆除上導(dǎo)豎撐I、Ⅱ和橫撐V、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ。最小主應(yīng)力云圖襯砌彎矩圖塑性區(qū)分布圖臨時中隔壁拆除拆除長度分析駐地監(jiān)理、項目質(zhì)檢人員對暗挖施工進行過程檢查駐地監(jiān)理、項目質(zhì)檢人員對格柵進行檢查操作人員進行格柵安裝項目質(zhì)檢人員對安裝的格柵進行檢查SIR-2000雷達進行探測SIR-2000雷達暗挖段已完成的底縱梁暗挖段已完成的鋼管柱暗挖段已完成的頂縱梁暗挖段已完成的車站二襯斷面掃描儀型號：BJSD-2對初襯、二襯施作完畢后進行掃描

暗挖段防水施工暗挖段已完成的中拱鋼筋地鐵第一門建成后的車站三、監(jiān)控量測

測點平面布置圖

車站暗挖段監(jiān)測橫斷面圖

地表沉降的規(guī)范測點

《建筑變形測量規(guī)程》二級觀測精度及限差要求變形測量等級測點測站高差中誤差（mm）視線長度（m）前后視距差（m）視距累計差（m）視線高度（m）兩次讀數(shù)之差（mm）兩次高差之差（mm）附合或環(huán)線閉合差（mm）二<0.5<50<2.0<3.0>0.2<0.5<0.7<1.0√n

TYJ-20型振弦式土壓計JSS30A數(shù)顯收斂計

GJJ-10鋼弦式鋼筋計、ZXY-Ⅱ型頻率接收儀

鋼筋計的制作與安裝

施工監(jiān)測管理基準值

序號項目預(yù)警值(mm)控

制

值(mm)位移速率控制(mm/d)車站暗挖段地表沉降40503拱頂沉降40503凈空收斂20303管線沉降２/３Uｎ≤6mm－建筑物沉降２/３Uｎ樁基礎(chǔ)≤10天然地基≤302位移管理等級管理等級管理位移施工狀態(tài)ⅢU0＜Un/3可正常施工ⅡUn/3≤U0＜（2Un/3）應(yīng)加強支護ⅠU0＞（2Un/3）應(yīng)采取特殊措施監(jiān)測結(jié)果沉降位移是否超Ⅲ級管理沉降位移是否超Ⅰ級管理沉降位移是否超Ⅱ級管理繼續(xù)施工綜合判斷暫停施工采取特殊措施是不安全否否否是是安全

Ⅲ級監(jiān)測管理

沉降分階段控制計算值施工步序隧道中心線正上方地表累計下沉量（mm）隧道中心線左側(cè)6m處地表累計下沉量（mm）與最終沉降的百分比各施工步的步百分比1（導(dǎo)洞1開挖支護）-5.82-7.2515.1%15.1%2（導(dǎo)洞2開挖支護）-9.21-14.5227.3%12.2%3（導(dǎo)洞3開挖支護）-15.51-20.2541.2%13.9%4（導(dǎo)洞4開挖支護）-18.36-26.1351.2%10.0%5（導(dǎo)洞5開挖支護）-24.22-30.2462.8%11.6%6（導(dǎo)洞6開挖支護）-28.92-34.0972.7%9.9%7（兩側(cè)中拄支護）-33.17-36.0480.0%7.3%8（側(cè)洞二襯）-34.42-38.1083.8%3.8%9（中洞拱部開挖）-35.11-39.5086.2%2.4%10（中洞拱部橫撐）-36.25-40.2488.3%2.2%11（中洞2步開挖）-37.18-41.3990.7%2.4%12（中洞拱部二襯）-38.28-42.1492.9%2.2%13（中洞二步橫撐）-39.59-43.5796.1%3.2%14（中洞三步開挖）-41.13-44.0598.4%2.4%15（中洞三步二襯）-41.90-44.63100.0%1.6%

地表沉降隨施工時步變化曲線

各步數(shù)值模擬與實測沉降量比較（車站正上方測點）

車站主體防水等級為一級結(jié)構(gòu)不允許滲漏，結(jié)構(gòu)表面無濕漬。主控項目；a、防水混凝土的抗壓強度和抗?jié)B壓力必須符合設(shè)計要求。