北京地铁和平西桥站—北土城东路站区间渡线区隧道暗挖施工技术摘 要 文章主要介绍了北京地铁五号线和-北区间渡线区暗挖隧道断面转换施工技术,其经验可为今后类似城市地铁工程施工提供借鉴。关键词 区间渡线 暗挖隧道 断面转换 施工技术1工程概况 北京地铁五号线和平西桥站—北土城东路站区间位于朝阳区樱花园西街下方,起讫里程:K14+529.0～K15+401.1,全长2×872.1m,线间距14.8m～18.8m,洞顶埋深10.5m。洞身穿越粉土层、粉细砂层,地下水丰富。区间在ZK15+084～ZK15+149、YK15+159～YK15+241段为渡线区大断面隧道;在YK15+241～YK15+303段为与十号线联络线接口段大断面隧道,有单洞单线、单洞双线、单洞大跨及双连拱隧道等几种型式。隧道采用浅埋暗挖法施工,地表设大口井降水,单洞最大开挖尺寸(宽×高):14m×9.4m,复合式衬砌结构,初期支护与二次衬砌间设全包防水层。区间隧道结构平面布置见图1。
2 施工方法实施要点2.1各种结构断面隧道施工方法 本区间共有A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、M、N等12种结构断面隧道,其施工方法分别见图2～图5。 (1)A、C、D、J、N型隧道(洞室跨度5.8～7.3m)采用短台阶法施工(图2)。 (2)B、E型隧道(洞室跨度8.4～9.8m)采用CRD法施工(图3)。 (3)F、G、K型隧道(洞室跨度11.7～14.0m)采用双侧壁导洞法施工(图4),在F、G、K断面交界处施作扩大洞室作为管棚工作室,工作室长6m,外径比隧道横断面范围高出700mm。 (4)H、M型隧道(洞室跨度12.7～14.5m)采用中洞法施工(图5)。2.2 突变断面施工 本区间在增加渡线及与十号线联络后,共有12种结构断面隧道,有20处断面型式变化处,从而导致工法频繁转换,施工难度大。(1)区间右线渡线区大断面隧道施工 原设计右线隧道A型断面至G型断面过渡采用小导洞爬坡法进行,即由A、H型相接处利用小导洞爬坡至B型断面,然后从B型断面开始反扩,经过E、F断面,最后达G型断面。考虑到小导洞爬坡进料、出碴困难,通风效果差,且施工风险较高,工期长,废弃工程量大,根据北京市府地铁专家意见,原则上采用在G型断面处增加横洞,创造由大断面向小断面施工的条件,具体实施方法如下: 右线隧道台阶法掘进A型断面到H型断面处,采用导洞开挖至G型大断面,在纵向1.5m范围内渐扩成G型断面双侧壁导洞法右侧标准导洞,继续向前施工至G型断面右侧导洞终点,初期支护完成后在离H型断面2.5m处横向开辟一个施工横洞,破口处采用20b工字钢与前后格栅连成整体,横洞拱顶、隧底分别向上、向下扩大35cm,确保横洞初期支护不影响G型断面初期支护。 横洞形成后,安装G型断面拱部标准格栅及喷射混凝土,然后从横洞侧壁向北土城东路站方向破口,依次从大断面向小断面施工渡线区隧道。图6为右线G型断面处横洞施工示意图,其中各剖面分别见图7～图11。横洞施工采用双层小导管超前支护,小导管长2.5m,环向间距40cm,排距1m。30cm厚C20网喷混凝土初期支护,格栅主筋采用?Φ25,50cm一榀,侧墙采用20b工字钢对口撑两排,水平间距与格栅同,竖向间距根据开挖断面高度作适当调整,以保证不影响进料、出碴作业为准。与十号线联络线接口段大断面隧道施工参照渡线区进行。(2)区间左线渡线区大断面隧道施工 左线渡线区考虑到各种相邻断面隧道尺寸相差不大,可以采用渐变法施工,以D型断面变化至B型断面(短台阶法转换至CRD法)为例说明如下。 从D型断面过渡到B型断面,一侧错台尺寸为1.8m,最大错台为1.9m,开挖方式由短台阶法过渡到CRD法,设计为超前小导管支护,为保证安全过渡到大断面,采取?42小导管超前护顶稳扎稳打、步步成环的可靠施工方法,小导管参数不变,外插角调整为向上35°～40°,连接筋加密至50cm,且保证与前后格栅钢架连成整体。断面错台采取喇叭口扩宽顺接方式,顺接长度以最大错台尺寸为准,按1∶2坡度顺接。顺扩地段在小断面(即D型断面)内完成,以满足设计净空要求。待施作二次衬砌时,扩挖部分用同级混凝土回填,二次衬砌内轮廊仍按设计用台阶突变。图12为D型过渡至B型断面示意图,其剖面见图13。3 结论与思考 (1) 区间右线渡线区及与十号线联络线接口段大断面隧道采用增加横洞、创造由大往小的施工条件,与设计小导洞爬坡法施工相比较具有更大的优越性(表1)。 (2)至于地铁区间渡线区隧道断面转换时具体采用由大往小法还是由小往大法施工,则要根据工程特点进行比较后选择。有条件时优先采用由大往小法施工,其安全容易得到保证。 (3)施工过程中要切实理解“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”原则的内涵,重视监控量测在地下工程施工中的作用。 总之,本工程通过采用北京市府地铁专家意见,增加横洞创造条件由大往小施工,既保证了工期,又节约了成本,为类似地下工程施工创造了一个成功实例。参考文献[1]高毓才,彭泽瑞,郭建国.建设中的北京地铁—地铁“复-八”线[M].北京:中国铁道出版社,1999[2]北京市城乡建设委员会.GB50299-1999 地下铁道工程施工及验收规范[S].北京:中国计划出版社,1999-09[3]施仲衡.地下铁道设计与施工[M].西安:陕西科学技术出版社,1997-06
2 施工方法实施要点2.1各种结构断面隧道施工方法 本区间共有A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、M、N等12种结构断面隧道,其施工方法分别见图2～图5。 (1)A、C、D、J、N型隧道(洞室跨度5.8～7.3m)采用短台阶法施工(图2)。 (2)B、E型隧道(洞室跨度8.4～9.8m)采用CRD法施工(图3)。 (3)F、G、K型隧道(洞室跨度11.7～14.0m)采用双侧壁导洞法施工(图4),在F、G、K断面交界处施作扩大洞室作为管棚工作室,工作室长6m,外径比隧道横断面范围高出700mm。 (4)H、M型隧道(洞室跨度12.7～14.5m)采用中洞法施工(图5)。2.2 突变断面施工 本区间在增加渡线及与十号线联络后,共有12种结构断面隧道,有20处断面型式变化处,从而导致工法频繁转换,施工难度大。(1)区间右线渡线区大断面隧道施工 原设计右线隧道A型断面至G型断面过渡采用小导洞爬坡法进行,即由A、H型相接处利用小导洞爬坡至B型断面,然后从B型断面开始反扩,经过E、F断面,最后达G型断面。考虑到小导洞爬坡进料、出碴困难,通风效果差,且施工风险较高,工期长,废弃工程量大,根据北京市府地铁专家意见,原则上采用在G型断面处增加横洞,创造由大断面向小断面施工的条件,具体实施方法如下: 右线隧道台阶法掘进A型断面到H型断面处,采用导洞开挖至G型大断面,在纵向1.5m范围内渐扩成G型断面双侧壁导洞法右侧标准导洞,继续向前施工至G型断面右侧导洞终点,初期支护完成后在离H型断面2.5m处横向开辟一个施工横洞,破口处采用20b工字钢与前后格栅连成整体,横洞拱顶、隧底分别向上、向下扩大35cm,确保横洞初期支护不影响G型断面初期支护。 横洞形成后,安装G型断面拱部标准格栅及喷射混凝土,然后从横洞侧壁向北土城东路站方向破口,依次从大断面向小断面施工渡线区隧道。图6为右线G型断面处横洞施工示意图,其中各剖面分别见图7～图11。横洞施工采用双层小导管超前支护,小导管长2.5m,环向间距40cm,排距1m。30cm厚C20网喷混凝土初期支护,格栅主筋采用?Φ25,50cm一榀,侧墙采用20b工字钢对口撑两排,水平间距与格栅同,竖向间距根据开挖断面高度作适当调整,以保证不影响进料、出碴作业为准。与十号线联络线接口段大断面隧道施工参照渡线区进行。(2)区间左线渡线区大断面隧道施工 左线渡线区考虑到各种相邻断面隧道尺寸相差不大,可以采用渐变法施工,以D型断面变化至B型断面(短台阶法转换至CRD法)为例说明如下。 从D型断面过渡到B型断面,一侧错台尺寸为1.8m,最大错台为1.9m,开挖方式由短台阶法过渡到CRD法,设计为超前小导管支护,为保证安全过渡到大断面,采取?42小导管超前护顶稳扎稳打、步步成环的可靠施工方法,小导管参数不变,外插角调整为向上35°～40°,连接筋加密至50cm,且保证与前后格栅钢架连成整体。断面错台采取喇叭口扩宽顺接方式,顺接长度以最大错台尺寸为准,按1∶2坡度顺接。顺扩地段在小断面(即D型断面)内完成,以满足设计净空要求。待施作二次衬砌时,扩挖部分用同级混凝土回填,二次衬砌内轮廊仍按设计用台阶突变。图12为D型过渡至B型断面示意图,其剖面见图13。3 结论与思考 (1) 区间右线渡线区及与十号线联络线接口段大断面隧道采用增加横洞、创造由大往小的施工条件,与设计小导洞爬坡法施工相比较具有更大的优越性(表1)。 (2)至于地铁区间渡线区隧道断面转换时具体采用由大往小法还是由小往大法施工,则要根据工程特点进行比较后选择。有条件时优先采用由大往小法施工,其安全容易得到保证。 (3)施工过程中要切实理解“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”原则的内涵,重视监控量测在地下工程施工中的作用。 总之,本工程通过采用北京市府地铁专家意见,增加横洞创造条件由大往小施工,既保证了工期,又节约了成本,为类似地下工程施工创造了一个成功实例。参考文献[1]高毓才,彭泽瑞,郭建国.建设中的北京地铁—地铁“复-八”线[M].北京:中国铁道出版社,1999[2]北京市城乡建设委员会.GB50299-1999 地下铁道工程施工及验收规范[S].北京:中国计划出版社,1999-09[3]施仲衡.地下铁道设计与施工[M].西安:陕西科学技术出版社,1997-06
