北京地鐵和平西橋站—北土城東路站區(qū)間渡線區(qū)隧道暗挖施工技術摘 要 文章主要介紹了北京地鐵五號線和-北區(qū)間渡線區(qū)暗挖隧道斷面轉(zhuǎn)換施工技術,其經(jīng)驗可為今后類似城市地鐵工程施工提供借鑒。關鍵詞 區(qū)間渡線 暗挖隧道 斷面轉(zhuǎn)換 施工技術1工程概況 北京地鐵五號線和平西橋站—北土城東路站區(qū)間位于朝陽區(qū)櫻花園西街下方,起訖里程:K14+529.0～K15+401.1,全長2×872.1m,線間距14.8m～18.8m,洞頂埋深10.5m。洞身穿越粉土層、粉細砂層,地下水豐富。區(qū)間在ZK15+084～ZK15+149、YK15+159～YK15+241段為渡線區(qū)大斷面隧道;在YK15+241～YK15+303段為與十號線聯(lián)絡線接口段大斷面隧道,有單洞單線、單洞雙線、單洞大跨及雙連拱隧道等幾種型式。隧道采用淺埋暗挖法施工,地表設大口井降水,單洞最大開挖尺寸(寬×高):14m×9.4m,復合式襯砌結(jié)構(gòu),初期支護與二次襯砌間設全包防水層。區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)平面布置見圖1。
2 施工方法實施要點2.1各種結(jié)構(gòu)斷面隧道施工方法 本區(qū)間共有A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、M、N等12種結(jié)構(gòu)斷面隧道,其施工方法分別見圖2～圖5。 (1)A、C、D、J、N型隧道(洞室跨度5.8～7.3m)采用短臺階法施工(圖2)。 (2)B、E型隧道(洞室跨度8.4～9.8m)采用CRD法施工(圖3)。 (3)F、G、K型隧道(洞室跨度11.7～14.0m)采用雙側(cè)壁導洞法施工(圖4),在F、G、K斷面交界處施作擴大洞室作為管棚工作室,工作室長6m,外徑比隧道橫斷面范圍高出700mm。 (4)H、M型隧道(洞室跨度12.7～14.5m)采用中洞法施工(圖5)。2.2 突變斷面施工 本區(qū)間在增加渡線及與十號線聯(lián)絡后,共有12種結(jié)構(gòu)斷面隧道,有20處斷面型式變化處,從而導致工法頻繁轉(zhuǎn)換,施工難度大。(1)區(qū)間右線渡線區(qū)大斷面隧道施工 原設計右線隧道A型斷面至G型斷面過渡采用小導洞爬坡法進行,即由A、H型相接處利用小導洞爬坡至B型斷面,然后從B型斷面開始反擴,經(jīng)過E、F斷面,最后達G型斷面。考慮到小導洞爬坡進料、出碴困難,通風效果差,且施工風險較高,工期長,廢棄工程量大,根據(jù)北京市府地鐵專家意見,原則上采用在G型斷面處增加橫洞,創(chuàng)造由大斷面向小斷面施工的條件,具體實施方法如下: 右線隧道臺階法掘進A型斷面到H型斷面處,采用導洞開挖至G型大斷面,在縱向1.5m范圍內(nèi)漸擴成G型斷面雙側(cè)壁導洞法右側(cè)標準導洞,繼續(xù)向前施工至G型斷面右側(cè)導洞終點,初期支護完成后在離H型斷面2.5m處橫向開辟一個施工橫洞,破口處采用20b工字鋼與前后格柵連成整體,橫洞拱頂、隧底分別向上、向下擴大35cm,確保橫洞初期支護不影響G型斷面初期支護。 橫洞形成后,安裝G型斷面拱部標準格柵及噴射混凝土,然后從橫洞側(cè)壁向北土城東路站方向破口,依次從大斷面向小斷面施工渡線區(qū)隧道。圖6為右線G型斷面處橫洞施工示意圖,其中各剖面分別見圖7～圖11。橫洞施工采用雙層小導管超前支護,小導管長2.5m,環(huán)向間距40cm,排距1m。30cm厚C20網(wǎng)噴混凝土初期支護,格柵主筋采用?Φ25,50cm一榀,側(cè)墻采用20b工字鋼對口撐兩排,水平間距與格柵同,豎向間距根據(jù)開挖斷面高度作適當調(diào)整,以保證不影響進料、出碴作業(yè)為準。與十號線聯(lián)絡線接口段大斷面隧道施工參照渡線區(qū)進行。(2)區(qū)間左線渡線區(qū)大斷面隧道施工 左線渡線區(qū)考慮到各種相鄰斷面隧道尺寸相差不大,可以采用漸變法施工,以D型斷面變化至B型斷面(短臺階法轉(zhuǎn)換至CRD法)為例說明如下。 從D型斷面過渡到B型斷面,一側(cè)錯臺尺寸為1.8m,最大錯臺為1.9m,開挖方式由短臺階法過渡到CRD法,設計為超前小導管支護,為保證安全過渡到大斷面,采取?42小導管超前護頂穩(wěn)扎穩(wěn)打、步步成環(huán)的可靠施工方法,小導管參數(shù)不變,外插角調(diào)整為向上35°～40°,連接筋加密至50cm,且保證與前后格柵鋼架連成整體。斷面錯臺采取喇叭口擴寬順接方式,順接長度以最大錯臺尺寸為準,按1∶2坡度順接。順擴地段在小斷面(即D型斷面)內(nèi)完成,以滿足設計凈空要求。待施作二次襯砌時,擴挖部分用同級混凝土回填,二次襯砌內(nèi)輪廊仍按設計用臺階突變。圖12為D型過渡至B型斷面示意圖,其剖面見圖13。3 結(jié)論與思考 (1) 區(qū)間右線渡線區(qū)及與十號線聯(lián)絡線接口段大斷面隧道采用增加橫洞、創(chuàng)造由大往小的施工條件,與設計小導洞爬坡法施工相比較具有更大的優(yōu)越性(表1)。 (2)至于地鐵區(qū)間渡線區(qū)隧道斷面轉(zhuǎn)換時具體采用由大往小法還是由小往大法施工,則要根據(jù)工程特點進行比較后選擇。有條件時優(yōu)先采用由大往小法施工,其安全容易得到保證。 (3)施工過程中要切實理解“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、快封閉、勤量測”原則的內(nèi)涵,重視監(jiān)控量測在地下工程施工中的作用。 總之,本工程通過采用北京市府地鐵專家意見,增加橫洞創(chuàng)造條件由大往小施工,既保證了工期,又節(jié)約了成本,為類似地下工程施工創(chuàng)造了一個成功實例。參考文獻[1]高毓才,彭澤瑞,郭建國.建設中的北京地鐵—地鐵“復-八”線[M].北京:中國鐵道出版社,1999[2]北京市城鄉(xiāng)建設委員會.GB50299-1999 地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,1999-09[3]施仲衡.地下鐵道設計與施工[M].西安:陜西科學技術出版社,1997-06
2 施工方法實施要點2.1各種結(jié)構(gòu)斷面隧道施工方法 本區(qū)間共有A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、M、N等12種結(jié)構(gòu)斷面隧道,其施工方法分別見圖2～圖5。 (1)A、C、D、J、N型隧道(洞室跨度5.8～7.3m)采用短臺階法施工(圖2)。 (2)B、E型隧道(洞室跨度8.4～9.8m)采用CRD法施工(圖3)。 (3)F、G、K型隧道(洞室跨度11.7～14.0m)采用雙側(cè)壁導洞法施工(圖4),在F、G、K斷面交界處施作擴大洞室作為管棚工作室,工作室長6m,外徑比隧道橫斷面范圍高出700mm。 (4)H、M型隧道(洞室跨度12.7～14.5m)采用中洞法施工(圖5)。2.2 突變斷面施工 本區(qū)間在增加渡線及與十號線聯(lián)絡后,共有12種結(jié)構(gòu)斷面隧道,有20處斷面型式變化處,從而導致工法頻繁轉(zhuǎn)換,施工難度大。(1)區(qū)間右線渡線區(qū)大斷面隧道施工 原設計右線隧道A型斷面至G型斷面過渡采用小導洞爬坡法進行,即由A、H型相接處利用小導洞爬坡至B型斷面,然后從B型斷面開始反擴,經(jīng)過E、F斷面,最后達G型斷面。考慮到小導洞爬坡進料、出碴困難,通風效果差,且施工風險較高,工期長,廢棄工程量大,根據(jù)北京市府地鐵專家意見,原則上采用在G型斷面處增加橫洞,創(chuàng)造由大斷面向小斷面施工的條件,具體實施方法如下: 右線隧道臺階法掘進A型斷面到H型斷面處,采用導洞開挖至G型大斷面,在縱向1.5m范圍內(nèi)漸擴成G型斷面雙側(cè)壁導洞法右側(cè)標準導洞,繼續(xù)向前施工至G型斷面右側(cè)導洞終點,初期支護完成后在離H型斷面2.5m處橫向開辟一個施工橫洞,破口處采用20b工字鋼與前后格柵連成整體,橫洞拱頂、隧底分別向上、向下擴大35cm,確保橫洞初期支護不影響G型斷面初期支護。 橫洞形成后,安裝G型斷面拱部標準格柵及噴射混凝土,然后從橫洞側(cè)壁向北土城東路站方向破口,依次從大斷面向小斷面施工渡線區(qū)隧道。圖6為右線G型斷面處橫洞施工示意圖,其中各剖面分別見圖7～圖11。橫洞施工采用雙層小導管超前支護,小導管長2.5m,環(huán)向間距40cm,排距1m。30cm厚C20網(wǎng)噴混凝土初期支護,格柵主筋采用?Φ25,50cm一榀,側(cè)墻采用20b工字鋼對口撐兩排,水平間距與格柵同,豎向間距根據(jù)開挖斷面高度作適當調(diào)整,以保證不影響進料、出碴作業(yè)為準。與十號線聯(lián)絡線接口段大斷面隧道施工參照渡線區(qū)進行。(2)區(qū)間左線渡線區(qū)大斷面隧道施工 左線渡線區(qū)考慮到各種相鄰斷面隧道尺寸相差不大,可以采用漸變法施工,以D型斷面變化至B型斷面(短臺階法轉(zhuǎn)換至CRD法)為例說明如下。 從D型斷面過渡到B型斷面,一側(cè)錯臺尺寸為1.8m,最大錯臺為1.9m,開挖方式由短臺階法過渡到CRD法,設計為超前小導管支護,為保證安全過渡到大斷面,采取?42小導管超前護頂穩(wěn)扎穩(wěn)打、步步成環(huán)的可靠施工方法,小導管參數(shù)不變,外插角調(diào)整為向上35°～40°,連接筋加密至50cm,且保證與前后格柵鋼架連成整體。斷面錯臺采取喇叭口擴寬順接方式,順接長度以最大錯臺尺寸為準,按1∶2坡度順接。順擴地段在小斷面(即D型斷面)內(nèi)完成,以滿足設計凈空要求。待施作二次襯砌時,擴挖部分用同級混凝土回填,二次襯砌內(nèi)輪廊仍按設計用臺階突變。圖12為D型過渡至B型斷面示意圖,其剖面見圖13。3 結(jié)論與思考 (1) 區(qū)間右線渡線區(qū)及與十號線聯(lián)絡線接口段大斷面隧道采用增加橫洞、創(chuàng)造由大往小的施工條件,與設計小導洞爬坡法施工相比較具有更大的優(yōu)越性(表1)。 (2)至于地鐵區(qū)間渡線區(qū)隧道斷面轉(zhuǎn)換時具體采用由大往小法還是由小往大法施工,則要根據(jù)工程特點進行比較后選擇。有條件時優(yōu)先采用由大往小法施工,其安全容易得到保證。 (3)施工過程中要切實理解“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、快封閉、勤量測”原則的內(nèi)涵,重視監(jiān)控量測在地下工程施工中的作用。 總之,本工程通過采用北京市府地鐵專家意見,增加橫洞創(chuàng)造條件由大往小施工,既保證了工期,又節(jié)約了成本,為類似地下工程施工創(chuàng)造了一個成功實例。參考文獻[1]高毓才,彭澤瑞,郭建國.建設中的北京地鐵—地鐵“復-八”線[M].北京:中國鐵道出版社,1999[2]北京市城鄉(xiāng)建設委員會.GB50299-1999 地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,1999-09[3]施仲衡.地下鐵道設計與施工[M].西安:陜西科學技術出版社,1997-06