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1、地鐵五號(hào)線xx站暗挖隧道施工方案1 工程概況北京地鐵五號(hào)線xx站位于xx內(nèi)大街與xx北大街、xx內(nèi)大街相交的十字路口東側(cè)，南北向布置。下穿交通繁忙的xx內(nèi)大街，上跨一號(hào)線王（府井）東（單）區(qū)間，車站總長(zhǎng)204.4m，車站中心里程k7+781.51。車站兩端是明挖框架結(jié)構(gòu)，地下一層為站廳層，地下二層為站臺(tái)層，兩端部明挖長(zhǎng)度分別約為69.2m和71.4m，開(kāi)挖寬度為23.08m，覆土厚度2.3m。車站中部為單拱兩柱三跨暗挖隧道結(jié)構(gòu)，單層站臺(tái)層，暗挖段長(zhǎng)度為63.8m，開(kāi)挖寬度為23.9m，最小覆土厚度5.5m。如圖1、圖2所示。車站暗挖隧道初支底部距xxxx區(qū)間隧道支護(hù)頂部的土層厚度僅0.5m，暗2、挖隧道西側(cè)邊緣距下方的區(qū)間隧道隔斷門東側(cè)變形縫僅2.98m，暗挖隧道東側(cè)邊緣距一號(hào)線xx站西端變形縫為5.29m。如圖3所示。站區(qū)地處北京永定河沖洪積扇軸部，地勢(shì)平坦，微有起伏，地面標(biāo)高在44.27m45.50m之間，車站范圍內(nèi)地層主要為：表層為人工填土，厚度為3m6m，其下為第四紀(jì)全新世地層，厚度為15m20m，之下為晚新世地層，暗挖隧道穿越的地層自上而下主要有：人工填土、粉土、粘質(zhì)粉土、圓礫層、粘土層、中粗砂層，其頂板位于粉土層，底板位于圓礫層，結(jié)構(gòu)主體上半部分主要處于粉土層。沒(méi)有斷層活動(dòng)跡象，地震基本烈度為8度。站區(qū)地下水有三層，第一層為上層滯水，位于地面下3.7m7.6m范圍，水位不穩(wěn)3、定，受地層結(jié)構(gòu)，大氣降水和管線滲漏水影響而變化；第二層為潛水，位于地面以下16.50m20.10m之間。主要分布在粉細(xì)砂層、圓礫層中；第三層為承壓水，水頭埋深在19.8m22.19m,含水層為圓礫層以下的土層。車站暗挖隧道結(jié)構(gòu)主要受上層滯水和潛水影響。2 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)2.1 工程特點(diǎn)由地鐵五號(hào)線xx站暗挖隧道所處的地理位置和結(jié)構(gòu)形式以及工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，決定了本工程不同于其它工程的特點(diǎn)。地處市中心的交通要道，行車繁忙，確保交通行車安全十分重要。北京地鐵五號(hào)線是北京市重點(diǎn)工程，也是2008年第27屆奧運(yùn)會(huì)配套工程，xx站暗挖隧道從交通繁忙的xx內(nèi)大街下穿過(guò)，存在施工中出現(xiàn)坍塌引發(fā)交通事故4、的巨大風(fēng)險(xiǎn)，故要求在xx站暗挖隧道施工中務(wù)必確保安全，做到萬(wàn)無(wú)一失。暗挖隧道的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了施工過(guò)程中維護(hù)隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的難度和重要性。五號(hào)線xx站暗挖隧道初支結(jié)構(gòu)是單拱大跨度，斷面尺寸大，形狀扁平，覆土淺薄，開(kāi)挖初支步序繁多，各初支步序之間結(jié)構(gòu)力學(xué)模式轉(zhuǎn)換復(fù)雜，增加了維護(hù)隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的難度，隱含有襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)縱向環(huán)向裂縫的風(fēng)險(xiǎn)，稍有不策，將釀成大禍。因此維護(hù)隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性尤為重要。卸載以后對(duì)一號(hào)線區(qū)間隧道的影響不可輕視。五號(hào)線xx站暗挖隧道從一號(hào)線區(qū)間隧道上方跨過(guò)，底部開(kāi)挖以后，既有區(qū)間隧道的覆土厚度僅為0.5m，而且下方區(qū)間隧道在五號(hào)線xx站暗挖隧道的東西側(cè)附近有一條變形縫。區(qū)間隧道處5、于地下承壓水位中，在暗挖隧道開(kāi)挖卸載以后，將產(chǎn)生向上推力，有可能引起區(qū)間隧道防水層破裂，對(duì)一號(hào)線行車產(chǎn)生大的影響，此風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別較高。因此，區(qū)間隧道因卸載以后產(chǎn)生的危害應(yīng)引起高度重視。工期緊迫，增加了施工組織的難度。五號(hào)線xx站市政、電力、電信及地面建筑物和設(shè)施繁多、復(fù)雜，許多設(shè)施的拆遷、改移、保護(hù)影響主線上的進(jìn)度。為了確保工期，務(wù)必在施工過(guò)程中精心組織、合理安排，把確保安全質(zhì)量放在首位，并確保建設(shè)工期。2.2 工程難點(diǎn)根據(jù)xx站暗挖隧道工程特點(diǎn)，施工中存在的風(fēng)險(xiǎn)決定了本站在施工中存在如下難點(diǎn)：需嚴(yán)格控制地面沉降，以確保xx內(nèi)大街道路結(jié)構(gòu)不遭破壞，同時(shí)確保行車交通安全。設(shè)計(jì)要求，地表允許最大沉降值6、30mm。既有地鐵一號(hào)線在車站暗挖隧道開(kāi)挖卸載以后，要確保一號(hào)線隧道及軌道隆起變形控制在20mm以內(nèi)。大跨度扁平隧道在施工過(guò)程中，務(wù)必維護(hù)隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保隧道結(jié)構(gòu)襯砌無(wú)縱向和環(huán)向裂縫。3 施工方案比選根據(jù)地鐵五號(hào)線xx站暗挖隧道工程的特點(diǎn)和施工中的難點(diǎn)，確定施工方案，既要考慮克服施工中的難題，將風(fēng)險(xiǎn)降低到最小，又要考慮工期需要和節(jié)省投資，因此，在決策時(shí)務(wù)必十分謹(jǐn)慎，本暗挖隧道先后經(jīng)歷了幾個(gè)施工方案的比選，最終確定按“中柱法”施工。3.1 中洞法中洞法為初步設(shè)計(jì)推薦方案，中洞法將暗挖隧道的施工步序簡(jiǎn)單地描述為先中洞后側(cè)洞施工，即先將隧道的中部含兩柱開(kāi)挖初支襯砌完畢，以后再進(jìn)行兩側(cè)側(cè)洞開(kāi)挖初7、支和襯砌。中洞初支分成6塊，襯砌分4部完成；側(cè)洞初支分成6塊，兩邊各三塊，對(duì)稱施工，襯砌分側(cè)洞底板和拱墻2部施工。參見(jiàn)圖5。3.2 側(cè)洞法側(cè)洞法為施工圖設(shè)計(jì)推薦方案。側(cè)洞法將暗挖隧道的施工步序簡(jiǎn)單描述為先側(cè)洞后中洞。即：先將隧道的兩側(cè)含柱洞開(kāi)挖初支襯砌完畢，然后再進(jìn)行中洞的開(kāi)挖初支襯砌施工。側(cè)洞初支分12塊對(duì)稱施工，襯砌分4部。中洞初支分3塊從上往下施工，襯砌分2部施工，先頂拱后底板。參見(jiàn)圖6。3.3 中柱法中柱法為專家調(diào)研推薦方案，中柱法將暗挖隧道的施工步序簡(jiǎn)單描述為先中柱后中洞再側(cè)洞施工。即：先將隧道的兩柱洞開(kāi)挖初支襯砌完成，然后進(jìn)行中洞初支襯砌施工。中柱初支分6塊對(duì)稱施工，襯砌分底梁和中8、柱天梁2部完成。中洞初支分上中下3塊，襯砌上下2部施工，側(cè)洞初支分成6塊對(duì)稱施工，襯砌分側(cè)洞底板和拱墻2部施工，中柱法實(shí)際是由中洞法演變而成的施工方法。參見(jiàn)圖7。 3.4 方案比較三種施工方案的比較參見(jiàn)表1。表1 施工方案比選表Tab.1 Comparison of different construction schemes項(xiàng)目中洞法側(cè)洞法中柱法主要特點(diǎn)1中洞先行，建立起梁、柱支撐體系，然后施作側(cè)洞。2分塊多，工序多，多次擾動(dòng)，地面沉降大。3廢棄工程量大，造價(jià)高。1有5個(gè)洞室，兩個(gè)側(cè)洞先行，然后施作中洞。2分塊多，工序多，多次擾動(dòng)，地面沉降適中。3廢棄工程量大，造價(jià)高。1有5個(gè)洞室，兩個(gè)柱洞9、先行，快速建立起梁柱支撐體系，然后中洞扣拱可較早形成中間相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。2分塊多，工序多，沉降較小。3廢棄工程量最大，造價(jià)高。適用范圍1適用于少水的軟巖或土質(zhì)地層。2適用于單層或高度不大的雙層中小跨度隧道。1適用于少水的軟巖或土質(zhì)地層。2適用于大跨度地下工程。1適用于上穿或下穿重要建筑物的隧道工程。2適用于大跨度地下工程。防水質(zhì)量柱頂防水工程施作困難。柱頂防水工程施作難度較大。柱頂防水工程施作難度較大。施工難度對(duì)空間較大的地下結(jié)構(gòu)，施工難度大對(duì)空間較大的地下結(jié)構(gòu)，施工難度大天梁的施工空間較小，難度大。施工速度施工場(chǎng)地小，工序多次轉(zhuǎn)換，進(jìn)度慢。施工場(chǎng)地小，工序多次轉(zhuǎn)換，進(jìn)度慢。施工場(chǎng)地小，工序多10、次轉(zhuǎn)換，進(jìn)度慢。沉降及抗浮較大，防止既有線上浮速度較慢。稍大，不能快速防止既有線上浮。稍小，能快速防止既有線上浮。廢棄工程量工序多次轉(zhuǎn)換，廢棄工程量較小，約22.3m3/延米。工序多次轉(zhuǎn)換，廢棄工程量大，約25m3/延米。工序多次轉(zhuǎn)換，廢棄工程量大，約25m3/延米。造價(jià)高高高類似工程已完工的日本東葉高速線習(xí)志野臺(tái)隧道，國(guó)家計(jì)委停車場(chǎng)。已完工的北京地鐵“復(fù)八線”西單站。北京地鐵五號(hào)線東四站暗挖段優(yōu)越性一般一般較優(yōu)越通過(guò)上述三種工法比較，各有其優(yōu)缺點(diǎn)，也都有一定的不足，“側(cè)洞法”是修建大跨隧道常用的方法，由于初次揭露的是兩個(gè)側(cè)洞，跨度小，且左右同步施工，對(duì)地表擾動(dòng)較小，安全性較強(qiáng)，但側(cè)洞法在中洞11、施工時(shí)，隧道側(cè)洞所承受的偏壓不利于隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，甚至可能引起二次襯砌開(kāi)裂。“中洞法”采用“CRD”工法，按照“小分塊、短臺(tái)階、早成環(huán)、環(huán)套環(huán)”的原則，穩(wěn)扎穩(wěn)打，步步為營(yíng)，施工安全度高，但是地面沉降及影響范圍與“側(cè)洞法”相比要大。“中柱法”本身由中洞法演變而來(lái)，在繼承了中洞法優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，利用中柱洞二次襯砌形成穩(wěn)定的支撐體系，可控制地表的沉降，使地層的沉降較小。但由于先期施工的左右柱洞內(nèi)的底梁、鋼管柱、天梁均為獨(dú)立支撐體系，穩(wěn)定性難以保證，可以通過(guò)在左右天梁之間架設(shè)拉壓桿形成統(tǒng)一受力體系保證其穩(wěn)定性。通過(guò)地層-結(jié)構(gòu)模擬計(jì)算，側(cè)洞法、中洞法和中柱法在結(jié)構(gòu)受力等方面均能滿足施工要求，結(jié)合站位環(huán)境地12、處繁華路口、地下管線密集、且要過(guò)既有環(huán)線等重要地下構(gòu)筑物，要求控制地層沉降嚴(yán)格，施工須要選用一種較穩(wěn)妥的方案。綜合比較認(rèn)為，中柱法在具有中洞法優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，利用中洞先形成拱蓋，這樣就形成了穩(wěn)定的支撐體系，可控制地表的沉降，使地層的沉降較小，且采用中柱法使二襯及時(shí)形成穩(wěn)定的受力體系，可以保證施工總是在安全的環(huán)境中進(jìn)行著，風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小。因此，選擇中柱法作為實(shí)施的施工方案。4 中柱法在實(shí)施中回避風(fēng)險(xiǎn)的重點(diǎn)措施為了回避施工中可能發(fā)生的巨大風(fēng)險(xiǎn)，克服施工難點(diǎn)，采取中柱法施工時(shí)，在實(shí)施過(guò)程應(yīng)采取的重點(diǎn)措施：a.嚴(yán)注漿。自從在北京開(kāi)始有“淺埋暗挖”工法以來(lái)，在施工中遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉13、勤量測(cè)”的十八字方針，重點(diǎn)體現(xiàn)該嚴(yán)格認(rèn)真的就必須抓落實(shí)。嚴(yán)注漿是控制地面沉降的最行之有效的重要手段，其理由如下：合理的注漿可以提前加固土層，提高圍巖自穩(wěn)能力；及時(shí)的回填注漿可抑制因空隙所引起的土體下沉；適當(dāng)?shù)亩磧?nèi)注漿可人為的抬高結(jié)構(gòu)以上土體，使其整體上升；注漿壓力過(guò)小可能達(dá)不到注漿效果，壓力過(guò)大又有可能引起地上隆起或者破壞周圍結(jié)構(gòu)或周邊環(huán)境。因此注漿過(guò)程中應(yīng)體現(xiàn)一個(gè)“嚴(yán)”字，應(yīng)從工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及周邊環(huán)境等方面著手，認(rèn)真研究工程對(duì)象、注漿材料、注漿設(shè)備和注漿工法，一旦注漿方案確定，必須嚴(yán)格執(zhí)行，同時(shí)以監(jiān)控量測(cè)確定是否采用抬升注漿。b.嚴(yán)格監(jiān)控既有線上浮對(duì)既有線周邊土體進(jìn)行注漿加固，并對(duì)14、既有線兩側(cè)土體進(jìn)行預(yù)應(yīng)力拉錨，以防止既有線因卸載以后上浮。利用遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)隨時(shí)監(jiān)控既有線結(jié)構(gòu)及軌道上浮情況，以便及時(shí)進(jìn)行處理。c.及時(shí)施作拉壓桿左右中柱洞內(nèi)的底梁、頂梁是兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，當(dāng)中洞開(kāi)挖以后，極易滑移變位，務(wù)必在中洞上部開(kāi)挖以后，立即施作頂梁之間的拉壓桿，然后再施作中洞頂部的防水及二次襯砌。在頂梁間施作拉壓桿以后，在拉壓桿安裝應(yīng)力應(yīng)變計(jì)，以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工。5 “中柱法”方案實(shí)施簡(jiǎn)況按“中柱法”方案實(shí)施以后，在施工中有效地回避了上述風(fēng)險(xiǎn)，并且成功解決了施工中的難點(diǎn)問(wèn)題。現(xiàn)到舉施工過(guò)程中某日反饋的各種信息加以說(shuō)明，表2為2005年7月27日所反饋的施工信息情況。表2 2005年7月27日工程15、施工信息情況表Tab.2 Table of information of construction by July 27,2005施工部位長(zhǎng)度/m完成率/%監(jiān)測(cè)項(xiàng)目數(shù)值/mm中柱洞初支58.892%K7+770最大地面沉降值49.0中柱洞襯砌58.892%軌道左線最大上升值8.03中洞初支58.892%軌道右線最大上升值1.77中洞頂板襯砌58.892%既有線結(jié)構(gòu)左線最大上升值7.96中洞底板襯砌38.860.8%既有線結(jié)構(gòu)右線最大上升值2.63側(cè)洞初支33.552.5%-側(cè)洞襯砌1015.7%-按上表工程施工信息所反饋情況，暗挖隧道中柱洞與中洞初支、襯砌已基本完成，側(cè)洞初支已進(jìn)入既有線正上方，地面交通、洞內(nèi)施工以及既有線洞內(nèi)運(yùn)營(yíng)均在安全有序的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，安全和工程質(zhì)量均在可控狀態(tài)，工程進(jìn)度能按計(jì)劃完成，工期也在可控狀態(tài)。