维普资讯 http://www.cqvip.com １４６ 西部探矿工程 ２００７年第３期 大跨度单拱单柱双层暗挖地铁车站施工技术 郑向红 （北京市轨道交通建设管理公司，北京１０００３４） 摘要ｌ介绍浅埋暗挖法施工大跨度单拱单柱车站的主要施工工艺及方法。 关键词：大跨；单拱；单柱；暗挖；车站；技术 中图分类号ｌ Ｕ４５５。４ 文献标识码ｌ Ｂ文章编号：ｌ００４—５７ｌ６（２００７）０３—０ｌ４６—０４ 北京地铁五号线是贯穿京城南北的一条轨道交通 干线，全长２７．６ｋｉｎ，共设站２２座，其中地下车站ｌ６座， 隧道已经进入承压水。 车站有效站台中心里程Ｋ３＋０００，起点里程Ｋ２＋ ９３１．１～Ｋ３＋０９９．１，长１６８ｍ，为双层暗挖岛式车站，在 东南、东北各设有一组风亭、风道。蒲黄榆车站为暗挖 其中有４座车站是采用暗挖法施工，５座车站是采用明 暗结合的方法施工。采用暗挖法施工的车站，根据具体 情况采用了不同的工法，其结构形式也多种多样，包括 传统的三连拱车站结构型式、单层三跨单层车站结构型 式和单层三跨双层车站结构型式，还有单拱单柱双层车 站隧道型式，此型式应用于蒲黄榆车站。该结构型式在 软土地层地铁车站隧道中属首次采用。由于采用了双 跨结构型式，整个道隧道施工过程中导洞的体量很大， 同时，采用单拱型式导致车站的整体高度偏大，施工期 间对控制隧道稳定性的要求很高。本文主要以蒲黄榆 车站为实例，就大跨度单拱单柱双层暗挖地铁车站施工 的有关技术问题进行论述。 １工程概况 车站，风井、风道作为施工用的竖井和通道。采用复合 衬砌结构型式，顶梁、底梁为钢筋混凝土结构，立柱为钢 管柱。隧道断面尺寸为２４。２ｍ×１６ｍ（宽×高）。中洞 法施工，其中中洞采用交叉中隔壁法施工。在中洞形成 后，由下至上施做底板、底梁，然后施工立柱，后浇筑顶 梁、顶板。侧洞采用台阶法由上至下开挖而成。施工过 程中在拱部打设钢管棚，管棚间插小导管，并注浆以保 证拱部稳定。 ２主要施工工艺及施工方法 蒲黄榆车站位于丰台区南三环蒲黄榆路与安乐林 路、蒲芳路“十”字路口，场地平坦，地面标高为４０．３～ ４０．８５ｍ，周围建筑物较多。车站隧道穿越的地层为第 四纪地层，以粘土、粉土、砂及砾石层为主。地下水主要 有上层滞水、潜水和承压水。隧道基本在潜水中，部分 ７爆破质量 本站设计为单拱单柱，开挖跨度２２．６ｍ，高度 １６．３ｍ，首先利用车站两端结合部作为工作室，采用水 平定向钻机施作长１４６ｍ、ｊ２『１１４ｍｍ的超长管棚作为超 前支护，然后采用中洞法施工，即：先将大断面纵向分成 左、中、右３个洞室，每个洞室的跨度均为７．５ｍ，再将３ 个洞室横向从上至下分成４个小洞，每个小洞的高度约 ４ｍ，共ｌ２块（１２个小洞）进行施工；开挖在拱部ｊ２『１１４× 通过不断的优化爆破设计与技术人员的严格控制， （１）宏观检查：爆破后根据《公路隧道施工技术规 波戈溪隧道的光面爆破质量不断提高，现阶段Ⅳ类围岩 范》和《验收标准》对开挖面残留炮孔痕迹进行检查与统 的炮眼痕迹保持在９２ 左右，Ⅲ类围岩的炮眼痕迹保持 计分析，在开挖轮廓面上，平均半孔保存率大于８５％，相 在８４ 左右，Ⅱ类围岩的炮眼痕迹保持在６８％左右。 邻两炮孔间岩面的不平整度最大２０ｃｍ，最／ｂ５ｃｍ，一般 爆破方案的成功应用，不仅大大加快了隧道施工进度、 控制在１０ｃｍ，炮孔壁无明显的爆破裂隙； 增加了施工产值，使单口月进度由３０ｍ提高到了现在的 （２）质量验收与评定：对波戈溪隧道光面爆破按照 １７２ｍ，还大大降低了拱墙混凝土、喷射混凝土的成本， 设计图纸所和规范对每次爆破进行检查和统计，并经监 根据对我们目前完成的拱墙混凝土和喷射混凝土数量 理现场检查所有开挖施工质量全部合格，开挖采用光面 进行统计分析，与设计量相比，我们在隧道开挖方面已 爆破的施工方案，平整度、开挖高程及轮廓边线均满足 节约成本１０２万元，取得了业主单位和监理单位的信 设计要求。 任，加快了施工进度，降低了施工成本，取得了较为理想 ８ 结束语 的经济、社会效益。 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第３期 西部探矿工程 图１（ａ）所不。 １４７ ５＠３０ｃｍ长１４６ｍ的管棚支护下进行；先从上至下开挖 中洞内４个小洞至作业口划分里程，然后在中洞内分段 分层拆除临时横隔壁，施作底梁、中梁、顶梁及钢管砼中 柱；再对称开挖左、右两个侧洞至设计标高和作业口划 分里程，在侧洞内分段分层拆除临时钢支撑，施作仰供 及侧边墙、中板、两侧拱部二衬；最后施作站台层及附属 结构。施工步序如图１所示。 ２．１施工方法及技术措施 （１）Ｉ一Ⅱ一Ⅲ区小洞施工。在拱部超前长管棚 的支护下，按０．５ｍ步长环形开挖工区土体，安设拱顶 格栅钢架，安装纵向连接筋和钢筋网，喷射Ｃ２０砼，安 （２）中洞内部分主体结构施工。当ｌ～Ⅳ区土体 开挖至南北划分长度８４．Ｏｍ后，作底梁及部分仰拱，然 后分段拆除Ｕ、ｍ区影响钢管柱安设的部分临时支撑， 作下层砼钢管柱；最后分段拆除ｌ区影响钢管柱安设的 Ⅵ 一ｌＩ Ⅶ ｌ 】＝ 『 ＝＝＝－一 部分临时支撑，作上层砼钢管中柱和顶梁及部分拱顶。 川 二二 一 ＝ 一 如图１（ｂ）所示。 ｌ １【 】（３）对称施工两侧Ｖ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ区小洞。在拱部超 １ 】替￣、ｉｌ】－ — 连接，安设Ｉ２５ａ型钢钢架，使之与工区中隔壁牢固连 ６＿ Ｖ ｌ＿ 接，喷射Ｃ２０砼，形成临时仰拱，确保Ｖ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ区小 ｌ二 装Ｉ２５ａ钢架隔壁，喷砼封闭开挖面，安装临时仰拱钢架 －ｌ】Ⅶ 、 二 （ｉＳ接筋、钢筋网），喷Ｃ２０砼，确保工区开挖后形成封 洞形成环向封闭结构。并逐步拆除临时支撑做二衬。ｌ ｌ一 ｒｆ 闭成环结构。再往下施做Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区小导洞。如 如图１（ｃ）所示。ｌｒ 。 、前长管棚的支护下，先恢复中洞内水平钢支撑，对称开 挖Ｖ区土体；及时施作拱部初期支护并与ｌ区初期支护 、 上一 ●． 。。。 。．。一 ● 。。 一 ｔ 。。／／ ￡＝Ｖ ＝ Ｉ ｖ｜｛ 一 。 ＼＼ 、．。。 ｛Ｉ｛ＩＩ ｔｌ¨ｌⅢ Ｉ ｜ｉ玎 ｌｌ １ｌ ＝Ｅ￡＝＝＝＝＝＝！ ；： ｏ ＝ ≯ ’ ｌ ！ｌ一Ⅵ／／ ｆｆ 兰三＝ ：ｌ：Ⅲ ．Ⅶ Ⅶ ｌ】 Ｉ 每——０ ， … 。＼ｌ－ 图Ｉ施工步序图 【ｄ） （４）站台层及附属结构施工。在成形的主洞内施作 站台层及附属结构。如图１（ｄ）所示。 ２．２主要构件技术措施 （１）钢管柱的制作：为了保证钢管柱制作的精度和 大修厂加工。钢管柱所有焊接全部经过超声波检查及 Ｘ射线探伤，均达到二级焊接缝质量要求。钢管柱制作 完成后，逐一进行验收，钢管柱长度误差在±３ｍｍ以 内，纵向挠度小于５ｍｍ，椭圆度小于３ｍｍ，均满足设计 要求。 质量，钢管柱的制作全部在工厂进行，拟找宋家庄地铁 维普资讯 http://www.cqvip.com １４８ （２）钢管柱的吊装、固定及焊接： 西部探矿工程 ２００７年第３期 ①材料：水泥为Ｐ４２．５普通硅酸盐水泥；砂为河 砂，细度模量２．７，表观相对体积质量２．６８，含泥量低于 ０．５ ；石为豆石，最大粒径１５ｒａｍ，表观相对体积质量 ２．７；外加剂为ＵＥＡ微膨胀剂；水为自来水。施工配合 水灰比为ｌ：１．６２：２．Ｏ３。根据经验数据，外加剂掺量 为１２ （５９ｋｇ／ｍ３），实际施工时根据配合比反复调整微 膨胀剂掺量。水灰比为０．４５。砼的坍落度为１６～ Ｅ ． Ｅ ． Ｅ０．ｆ１ Ｅ∞． Ｅ ． ①用光电测距仪，将地面基点从竖井引人通道进人 主洞，将钢管柱中心准确定在底梁上预埋的基板上。从 中心点用分规在基板上划一直径为ｌＯ００ｍｍ的圆，即 为钢管柱的位置。 ②吊装、固定：沿直径为ｌＯ００ｍｍ的圆外缘焊两块 呈９Ｏ。角布置的筋板，作为钢管柱的外定位标志，用１６ｔ 吊车将钢管柱从竖井放下，通过风道运往车站主洞工作 １８ｃｍ。 面中洞，然后用ｌＯｔ葫芦起吊，紧靠已焊好的定位筋板， ②灌注钢管柱砼用泵送连续灌注。 检查钢管柱是否与直径ｌＯ００ｍｍ的圆重合，确认钢管 ２．３顶梁及部分拱顶钢筋砼施工方法及技术措施 柱位置无误后，焊接另外两块筋板把钢管柱下端固定。 蒲黄榆车站主体结构由于采用了中洞法施工，顶梁 ③底部焊接：焊接时，每一根钢管柱由两个焊工同 及部分拱顶在中洞开挖结束、作了底梁和钢管柱砼后， 时作业，沿圆周同向旋转对称施焊。首先进行底焊，再 即进行施作。因顶梁和拱顶是一个整体，不能分割，因 进行补强焊，直至达到设计要求。注意施焊应间歇进 此，必须横向整体、纵向分段浇筑，分段浇筑的长度为第 行，以免局部过热影响下面条基砼的质量，所有焊缝均 一环８ｍ，以后每环６．８ｍ；其横断面和纵断面的形状和 进行１００％超声波无损检查，达到二级焊缝质量标准。 尺寸如图２所示（长度为第一环长度）；浇筑的结构为 （３）钢管柱内砼灌注： Ｃ３Ｏ抗渗钢筋砼。 ８ｍ ． 卡——————————————————— ／‘ ，／ ７ ，ｊｉ＂ｌ ｌ ， ／ 三 ／ ５，．／＿＝１ ／＇ｌ， ｊ ，，， 中渠 ：：＝＝： ＝＝２：：＝： ：＝＝： ＝ｊ：＝ 一。声 Ｉ １１ ｌ Ｉ Ｉ１ Ｉ ｆ 乒：：：：：：：＝＝：：：： ¨ 』ｆ 底粱及仰拱 纵断面 横断面 图２车站顶梁及部分拱顶钢筋砼施工图 ２．４支架施工 主机通过钻杆内的有线传感器直接监控钻头的钻进 利用上部中洞的水平横支撑作为承重主梁，采用方 方向（精度ｏ．１ ），同时辅以带电脑计算的ＤＣ１月蚀导 木或型钢组成支撑体系对模板进行支撑。根据粱部施工 向仪监控钻头的埋深及左右偏差，形成 ８０ｒａｍ的基本 期间的荷载组合，对支撑体系进行强度、刚度及稳定性的 顺直的导向孔。导向孔形成后换下钻头，换装反拉扩孔 检算以确定支架纵、横向间距（支架示意如图３所示）。 器，扩孔孔径 １１４，连接上６ｍ的钢管，同时在钢管后装 ２．５超前长管棚铺设施工技术 设２７０型夯管锤，架设导轨保持水平，在反拉时用夯管锤 本车站大管棚施工采用水平定向钻机，该钻机主要 辅助装设钢管，从而保证回扩孔夯人钢管的顺直度。 包括：主机、泥浆泵、动力站、及副工作坑的夯管锤。东 （１）钻孔布管： ３２注浆小导管长度２．５ｍ，环向 南风道与车站结合部作为钻机工作的主工作坑，东北风 间距３０ｃｍ，人工手持ＹＴ一２８风钻钻眼，孔口偏差不大 道与车站结合部作为副工作坑。 于５０ｒａｍ，孔眼长度应大于设计的小钢管长度，小钢管 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第３期 西部探矿工程 １４９ 监 ：． ．。 ＼塑 型 ： 、 堑 ＼ｌ 、 ： ／ｉ横断面 图３车站顶梁及部分拱顶施工支架模型图 应平直，尾部焊箍，顶部成尖锥状，采用锤击或钻机顶 人，管上按梅花形布置小孔，间隔１５ｃｍ，孔眼直径 ８ｍｍ，尾部置于钢架上，并与钢架焊接。纵向两环小导 管的搭接长度不小于１．０ｍ。 （２）封孔注浆：在掌子面喷一层５ｃｍ厚砼，孔口处 设止浆塞，注浆采用注浆泵，注浆压力０．５～１．０ＭＰａ， 根据土层特点压注不同材料水泥浆，浆液配比现场试验 确定。注浆顺序由下至上，浆液用搅拌筒搅拌。遇窜浆 或跑浆时，则采取间隔一孔或几孔灌注的方法。 注浆时将两种不同的浆液分别放在两个容器内，使 用双液注浆泵按配合比分别吸人两种浆液，两种浆液在 混合器混合后注入地层。 注水泥一水玻璃双液浆，水泥浆水灰比为（１．２５： １）～（Ｏ．５：１），水玻璃模数以２．４～２．８为宜，水玻璃浓 度使用范围为３Ｏ～４５Ｂｅ ，水泥、水玻璃浆体积比为 （１：１）～（１：０．３）、初凝时间可用不同配合比和少量磷 一 酸氢二钠来控制。小导管施工工艺见图４。 ３施工期间的工程监测及控制 为了确保施工期间周围环境及结构自身的施工安 全，由监控量测组负责Ｅｔ常量测和数据处理、信息反馈 工作，进行信息化施工通过监控量测达到以下目的： （１）监视围岩应力和变形情况，验证支护结构的设计 效果，保证支护结构稳定、地表建筑和地下管线的安全。 （２）提供判断围岩和初期支护基本稳定的依据。 （３）通过监控量测，了解施工方法和施工手段的科 学性和合理性，以便及时调整施工方法，保证施工安全。 （４）通过量测数据的分析，掌握围岩稳定性的变化 规律，修改或确认支护结构设计参数。 监测项目包括： （１）洞内观察：观察开挖掌子面围岩情况、稳定状态 施工准备 钻孔Ｈ安设小导管 连接管路及孔口密封 否 孔口周围喷射１０ｃｍ厚条状砼止浆墙 调节水压达到设计要求 广——－叫 壁 鏊Ｉ．—１鲎鏊Ｉ －１鏊壅墼盒些塑盐 否Ｉ Ｉ Ｌ 丽 Ｉ 结 束 图４小导管施工工艺流程 及施工段隧洞支护情况和结构安全性。 （２）地表及相关建筑物沉降：隧道上方、受影响建筑 物基础及重要管线上方布设水准观测点，定期量测施工 期间地表变化的情况。在代表性地段及重要建筑物附 近设置地表横断面测点，监测地表沉降槽的变化。 （３）拱顶位移：区间隧道在拱顶布置１个点，车站隧 道在拱顶布置３个点，观测拱顶下沉量。 （４）洞内收敛：在隧道断面内对称布点。 （５）隧道底部隆起监测：在隧道底部中线位置布设 １个点，车站在隧道底部布设３个点，监测隧道底部变 形情况。 （６）水位观测：在隧道中线、重要管线及建筑物附近 设水位观测孔，监测施工对地下水的影响以及水位涨落 对建（构）筑物不均匀沉降的影响。 （７）围岩内部变形、围岩压力、初期支护与二次衬砌 间压力、钢拱架应力等。 量测信息处理与反馈：对监测数据及时整理，绘制 位移随时间或空间的变化曲线图，根据沉降曲线的分布 状况预测可能出现的最终位移值，判断结构的安全性， 进而指导施工决策。 ４结束语 实践证明，采用中洞法辅助大管棚ＣＲＤ工法施工 大跨单拱单柱双层结构的暗挖车站在北京地区的地层 中是可行的。施工中必须严格按照浅埋暗挖法“十八 字”方针进行施工，加强监测，时刻贯彻信息施工的原 则，以最大限度减少地层位移和地表沉降，确保工程结 构安全和土工环境安全。
