北京地铁区间大断面开挖衔接施工技术

范学鹏

1 工程概述

陶然亭站—菜市口站区间(简称陶—菜区间)。

陶—菜区间穿越于菜市口大街下方,隧道中线与道路中线基本平行,陶—菜区间起点里程K 5+608.9,终点里程K 6+590.1,全长981.2双线米。

设施工竖井 1座,1个施工通道,2个联络通道,南端有人防段及迂回风道,北端有停车线、渡线总长 346.1m。

北端停车线在区间右线,起点里程K 6+244,终点里程K 6+ 556,全长 312m。渡线在区间左线里程 K6+540～K 6+590.1,在K6+540～K 6+548.8处连通左右线。

2 施工方法实施要点

2.1 台阶法向双侧壁导坑法过渡衔接

从菜市口站向南开挖右线至区间里程K 6+540.7处为台阶法向双侧壁导坑法过渡,即由右线QYH断面,渡线QYJ断面向QYG双侧壁导坑法大断面过渡施工,拱部抬高 3.34m,如图 1所示。

1)QYH断面、QYJ断面挑高、加宽。由于断面抬高高度大,采用提前4m抬高过渡,将QYH,QYJ断面从台阶法过渡到类似CRD法。QYJ断面过渡方法与QYH断面过渡方法相同,QYH, QYJ断面在开挖过程中均安装临时中隔壁与临时仰拱,转换成CRD法施工。

2)QYG断面开挖顺序。当QYH断面左侧开挖到衔接里程后继续向前开挖双侧壁导坑的右侧上导坑,进入双侧壁导坑法施工,如图 2所示。

当QYG双侧壁导坑段左上部导坑开挖进入5m后,再进行左下部导坑开挖。QYJ渡线断面过渡抬高至QYG断面后进行QYG断面右侧导坑开挖,并保证与左侧导坑至少 15 m的距离。当QYH/QYJ断面转换后的CRD法第3部洞室开挖至QYG断面中上部后再进行QYG断面中部导坑的施工。

首先施工QYG双侧壁左右两侧上下导坑,然后再开挖QYH, QYJ断面CRD法3部洞室,然后再施工双侧壁导坑中间部分。

2.2 双侧壁导坑法向台阶法过渡施工

在里程K 6+548.1处左线由QZB向区间左线标准段和渡线QYJ断面过渡,此接口为大断面向小断面过渡。

当QZB断面开挖至衔接面时,开始施工堵头墙。

堵头墙施工顺序如下:

1)左右两侧上导坑开挖至衔接断面处,停止下导坑的开挖,并保证下导坑与上导坑距离不得小于 5m。然后开始从上至下逐层封闭上导坑开挖面,按照堵头墙设计图纸施作堵头墙,并安装渡线断面和区间标准断面第一榀格栅,在渡线QYJ断面和区间标准断面开挖线内设置临时堵头墙。上导坑封闭完成后再进行下导坑开挖,下导坑开挖至衔接断面处,立即封闭开挖面,并施工堵头墙。注意左右两侧导坑距离不得小于 15m。

2)中间上导坑开挖至衔接断面处时,从上至下开挖并安装堵头墙工字钢,挂钢筋网并喷射C20混凝土。当开挖至渡线断面和区间标准断面高度时安装渡线及区间标准段格栅。渡线断面与区间左线标准断面开挖线内设置临时堵头墙。

3)当堵头墙全部施工完毕后开始破除渡线开挖线内临时堵头墙,按照从上至下的施工顺序。先施工上台阶 5m后,再破除渡线开挖线内下部堵头墙,进入渡线台阶法开挖。

4)渡线全部开挖完毕后,开始破除左线标准断面开挖线内临时堵头墙,按照从上至下的顺序施工,上台阶开挖 5m后,再破除左线开挖线内下部临时堵头墙,进入左线标准段台阶法开挖。

2.3 台阶法向CRD法过渡

右线从南向北开挖至K 6+271里程处为由QYA台阶法断面进入停车线QYB断面CRD法开挖。此衔接面为由小断面向大断面开挖。左侧边墙外扩4.8m,拱部抬高0.8m。

采用提前5m向左侧扩挖的施工方法。由于断面加宽需设置临时支撑,在过渡过程中即转入CRD法。当施工至衔接面后转入QYB断面CRD法施工。

2.4 CRD法向双侧壁导坑法过渡

当区间右线从南向北开挖至K 6+318里程或从北向南开挖至K6+327里程处时,为由停车线QYB断面向停车线QYC双侧壁导坑法开挖过渡,断面为由小断面向大断面过渡。左侧外扩0.7m。采用前 1榀格栅先过渡的方法施工。

开挖顺序如下:

1)当CRD法断面左上部洞室开挖至衔接里程后,开挖双侧壁导坑左侧导坑上导洞,并设置双侧壁导坑中间导坑左半部分临时堵头墙。当CRD法断面右上部洞室开挖至衔接面里程时,开挖双侧壁导坑右侧上部导坑,并设置双侧壁导坑中间导坑右半部分临时堵头墙。2)当双侧壁导坑段右侧上导坑开挖 15m后破除双侧壁导坑中间上部临时堵头墙,施工双侧壁导坑中间上部导坑。当上导坑开挖支护5m后破除中间下部导坑临时堵头墙,施工双侧壁导坑中间下部导坑。

左线QZE向QZD过渡与此方法相同,只是抬高尺寸和外扩尺寸不同。

2.5 双侧壁导坑法向CRD法过渡

双侧壁导坑法向CRD法过渡为大断面向小断面过渡。在本区间停车线、渡线大断面中K6+473里程处QYC断面与QYB断面衔接由北向南施工,和K 6+327里程处QYC与QYB断面衔接由南向北施工,均为双侧壁导坑法向CRD法过渡施工。

施工方法如下:

当双侧壁导坑法施工段左上部导坑开挖至衔接面里程后,施作临时堵头墙,然后依次进行其他导坑的施工,在衔接面施作临时堵头墙。当双侧壁导坑段中上部开挖至衔接面后,安装CRD法施工段第一榀临时中隔壁,与临时堵头墙焊接牢固。

2.6 双侧壁向双侧壁过渡

不同结构尺寸的双侧壁导坑法之间过渡主要为:右线的较大断面向较小断面过渡,左线的较小断面向较大断面过渡,双侧壁导坑法过渡断面尺寸变化量不超过 80 cm,施工难度不大。施工时在接口断面施工方法不变,只需适当扩挖或缩放结构尺寸至设计要求即可。

3 结语

1)区间停车线、渡线大跨断面由于断面跨度较大,断面转换频繁。断面长度相对较长,因初期支护施工难度较大、时间较长,从而造成二次衬砌工期紧张。2)在暗挖工程施工中,要注意左右洞室、上下洞室的间距要控制在规范要求内。3)组织专门的测量组,定期对隧道的控制点、中线进行测量,同时控制好各洞室的同步里程。4)施工中要切实做好格栅加工与连接、超前注浆支护工作。5)在断面变化的衔接上,争取由大断面向小断面过渡,在施工工艺上更简便,而且节约成本,缩短工期。

总之,本工程通过采用北京市府地铁专家意见,既保证了工期、节约了成本,又有效地保证了施工生产的安全性,为类似地下工程施工创造了一个成功实例。

[1] GB 50299-1999,地下铁道工程施工及验收规范[S].

[2] 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.

[3] 陈康能.地铁的发展及其盾构施工环境岩土工程问题[J].山西建筑,2010,36(10):322-323.