北京地铁10号线三联拱隧道施工技术研究

· 施 工 技 术 · 北京地铁 10号线三联拱隧道施工技术研究 石家志，杨世武，韩占波，祝明洪 (中铁隧道集团有限公司，河南洛阳 471009) 摘 要：北京地铁 1O号线 北土城 站一 安 贞 门站 区间三联 拱 隧 道穿越粉质黏土和中粗砂地层，采用浅埋暗挖 CRD工法施工， 中洞先行开挖 ，然后开挖两侧隧道 ，分部衬砌，施工过程中受力 转换 复杂 ，分部沉 降对地层影 响大 ，通过 采用合理 施工 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，信 息化调整支护参数 ，确保 了结构的安全稳定，解决 了复杂受力 结构 浅埋 隧道 开挖 的难题。 关键词 ：北京地铁 1O号 线；三联拱 隧道 ；浅埋 暗挖 法；施 工 中图分类号：U231 文献标识码：A 文章编号 ：1004—2954(2008)l2—0247—04 1 工程简介 北京地铁 10号线北土城站位于北京市亚运村北 辰路中段，紧邻奥体中心站，是北京地铁 10号线与奥 运支线连线的重点工程。联络线双线从安定路站西端 引出，与正线保持平行向西延伸，受地面建筑物影响， 联络线右线在北土城路区段与区间正线并列在三联拱 隧道内开挖施工，三联拱隧道长度 120 In，隧道开挖宽 度 15．9 In，覆土厚度为 7．8～10．5 m。三联拱隧道穿 越家具建材城 的 1号和 3号大厅的前厅 ，该建筑为独 立基础，钢架结构，玻璃幕墙，对地层扰动反应极为敏 感，南侧为北土城遗址公园及小月河。由于隧道穿越 繁华商业 区，路面交通繁忙 、人流集 中 ，施工期间交通 影响干扰大，为避免地铁施工对地面建筑及交通的干 扰，采用三联拱暗挖方法施工，施工难度较高。隧道穿 越区地质分布自上而下依次为： ①人工填土层 粉土填层、杂填土层，最大厚度为 0．3—6．4 In。 ②第四纪全新世冲洪积层 粉土、粉质黏土、粉细 砂、局部夹中粗砂透镜体，最大厚度为 10．2 In。 ③第四纪晚更新世冲洪积层 卵石圆砾、中粗砂、 粉细砂、分布不连续，常以透镜体状分布，最大厚度为 13．3 m。 该区段地下水主要为上层滞水，含水层以粉土填 土层为主，局部为粉细砂层；同时承压水分布普遍，含 水层为卵石圆砾层、中粗砂层，渗透系数大，为强透水 层。洞身穿越地层主要为粉质黏土层、粉土层、中粗砂 层，整个隧道洞身处在承压水位置。 收稿 日期 ：2008一O8—28；修回 日期 ：2008—10—06 作者简介：石家志(1963一)，男，工程师。 铁道标准 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 RAILWAY STANDARD DESIGN 2008(12) 隧道采用复合式衬砌结构，利用小导管超前注浆， 使隧道周边地层形成固结圈’，喷锚支护，初期支护变形 稳定后，铺设无防布，ECB防水板，自动焊接机焊接， 然后浇筑 二衬钢筋混凝土结构。从 浅埋 暗挖受力 考 虑，结构为马蹄形断面，初期支护为格栅拱架，喷射混 凝土厚度 35 cm，二衬墙厚为40 cm钢筋混凝土，隧道 结构断面如图 1所示。 图 1 隧道结构断面 (单位 ：mm) 2 工程施工 建筑工程施工承包1园林工程施工准备消防工程安全技术交底水电安装文明施工建筑工程施工成本控制 特点 根据所处地理位置、工程地质条件及施工方法 的 具体情况 ，工程具有 以下特点 。 (1)暗挖三联洞的施工步序多，结构力学转换复 杂，防止结构变形、失稳和破坏，避免出现地面及拱部 的过量沉降或坍塌是贯穿整个施工过程的技术难点。 (2)施工前采用洞外降水，处理好降水后地层中 的残余水，避免紧邻小月河河道渗水、管道渗漏水补 给，进行注浆堵水，达到无水施工条件，是本工程的 难点。 (3)根据地质情况，选择适宜的注浆方法和材料 加 固地层 ，拱部和掌子面超前注浆加固，加强仰拱和边 墙锁脚锚管的注浆加固以及拱部的回填注浆，必要时 进行全断面注浆预加 固。 (4)隧道土体开挖后应力释放、初期支护背后存 在空隙或基底承载力不足均会引起地层变形，隧道穿 越建筑物尤其是玻璃幕墙对地表沉降反映极为敏感， 控制地表沉降是本工程的难点之一。 (5)及时监控量测是安全保证措施，在洞内外布 设足够 的观测点 ，施工未进入影响建筑物区域时，就开 始对洞内及地面的沉降观测、 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，预测前方的沉降 量，并积极采取预防措施，随时调整施工参数，达到安 全施工 的目的。 247 · 施工技 术 · 石家志，杨世武，韩占波，等一北京地铁l0号线三联拱隧道施工技术研究 3模拟计算 委 磊 凳 簇 三联洞隧道开挖采用中洞先行法施工，共分 6部 根据监控量测、信息反馈、位移反分析来调整支护参 分(图 2)，由于分部较多 ，力学转换复杂 ，施工时累计 数 ，达到施工安全的目的。 沉降将会较大，支护结构的稳定性十分重要。施工时 (a)l部开挖支护 (b)2部开挖支护 (c)3部开挖支护 @ @ 一 (d)4部开挖支护 (e)拆除l临时支撑 (D中洞衬砌 一 一 一 (g)5部开挖支护 (h)6部开挖支护 (i)边洞衬砌 图 2 施工过程示意 由于隧道埋深较浅，在有限元模型的左右两侧取 大于 40 m，底部边界距离地板为 3倍开挖高度 ，顶部 边界尺寸 按实 际地面设 为 自由面，整 个模型 为 100 in×47 m，模型共有1 521个单元，1 415个节点，如图 3 所示，计算采用 Ansys软件，模型中岩体采用面单元模 拟 ，初期支护采用梁单元模拟 ，采用 D—P准则进行分 析 ，而对初期支护则按照弹性材料考虑，计算过程 中按改变被挖单元的弹性常数，而非除去该单元来模 拟实际的开挖过程。 图 3 模型有 限元网络化分 覆土计算深度为最大覆土厚度，为 10．5 m，埋置 于第四纪冲洪积层中，各地层及混凝土参数按表 1 取值 。 表 1 计算参数 248 数值分析模拟了三联洞暗挖段的受力状况(图 4)，分析了施工对地层的扰动以及所带来的地表沉 降，为确定地层加固、开挖与支护 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 提供参考依据。 通过模拟计算，三联拱隧道结构暗挖施工对地层的影 响分析如下。 (1)中洞拱顶上方地表沉降90％来自于中洞的施 工 ，侧洞施工对其 的影 响很小 。在距离该点 l0 m处 (即侧洞的边墙上方地表)的沉降比例要小些，由此可 知中洞的开挖施工是造成地表下沉的主要因素。 (2)产生较大沉降的范围(沉降槽范围)为距离中 洞中心线左右 20 m的范围内，20 m以外的区域沉降 均不明显。 (3)中洞顶模拟计算时，采用普通支护方式中部 最大沉降66 mm，施工中采用了双层注浆加固及地表 跟踪注浆方式 ，通过对地层的改 良，计算中洞顶最大沉 降27 mm，满足施工需要。 (4)根据初期支护内力计算结果受力状态判断， 结构始终处于安全可靠范围之内，初期支护起主要承 载力作用，施工期间采用中洞开挖完成后就进行衬砌 的方式 ，以作为安全储备。 4 施工技术措施 4．1 中洞隧道施工 4．1．1 拱部小导管注浆 拱部超前小导管注浆采用双层管注浆，第一层小 铁道标准设计 RAILWAY STANDARD DESIGN 2008(12) 石家志，杨世武，韩 占波，等一北京地铁 10号线三联拱隧道施工技术研究 2177 564 369183 == == 舞： ⋯ ， 骨 弯矩图(单位：kN·m) =：=镩 ==曩焉 嚣 嚣 轴力图(单位：kN) 图 4 中间开挖过程初期支 护受力 导管间距 30 cm，外插角3O。～45。，根据地层条件调整 外插角的参数。采用 TSS袖阀管后退式分段注浆，步 距为 0．6 m，以有效地减少地层不均性对 注浆效果 的 影响。浆液选用水泥一水玻璃双液浆和 TGRM浆，利 用浆液凝胶时间可调，结石率高，抗压强度大的特点， 在隧道结构外形成 1．5 m厚的土体改良加固圈。 第二层小导管注浆控制在该范围内达到有效固结 的目的，小导管间距 20 cm，外插角 10。～12。，根据地 质条件选择注入改性水玻璃和超细水泥一水玻璃双液 浆，与第一 次注浆互 为补充 ，减少或避免 注浆盲 区的 出现。 4．1．2 GI lD开挖 交叉中隔壁法施工时 ，隧道分成 4个部分开挖 ，分 部开挖部与部相隔 1～2倍开挖洞径 ，开挖进尺为每 榀格栅间距 0．5 m，严禁多榀 一次开挖。开 挖施工时 主要采取 了以下措施 ： (1)严格控制先行导洞的开挖 中线方向和水平高 程 ，确保开挖断面圆顺 ，钢格栅安装位置正确 ； (2)尽可能缩短开挖台阶和各开挖分部 的施工间 隔，使初期支护尽快闭合，以控制围岩变形； (3)增设锁脚锚管，对拱脚部位加强注浆，稳定地 层，对基底进行注浆加固，防止基底产生后续沉降； (4)加强量测监控，做好信息反馈，及时调整施工 方法。 4．1．3 拆除临时支撑 中洞临时支撑拆除采用分段方式，避免在初期支 护拆除过程 中沉降突变现象 ，每次拆除长度不超过 10 m。为进一步 了解在初期临时支护拆 除过程的应力变 化形式及规律，分别在隧道底部、拱腰及拟拆除的钢拱 架上安设应力钢筋计及沉降、收敛点，每天观测 2次， 并绘制变化曲线及时反馈，用以指导临时支护的拆除。 4．1．4 中洞二次衬砌 中洞衬砌包括防水层施工 、底板混凝土浇筑 、中隔 墙及拱顶混凝土浇筑工作。隧道采用复合式衬砌，防 水层设计为无纺布缓冲层 +ECB防水板，无钉孔铺设 悬挂防水板，自动爬焊机焊接防水板 ，预留接茬部位保 护措施 。 (1)基面处理 铁道标准设计 RAILWAY STANDARD DESIGN 2008(12) · 施 工技 术 · = 嚣 n·u 蔫 ．。 剪力图(单位：kN) 防水板铺设前严格对初期支护混凝土表面进行处 理，达到干燥无水状态，清除基面上钢筋、铁丝和钢管 等尖锐突出物，在割除部位用水泥砂浆抹成圆曲面，以 防防水板被扎破。隧道断面变化或转弯时的阴阳角应 抹成 R>50 mm的圆弧。底板基面达到平整，无大的 明显的凹凸起伏。 (2)无纺布悬挂 在台架上用射钉加橡胶垫圈固定，梅花状布置，拱 部问距 0．5～0．8 m，底板间距 0．8～1．2 m (3)防水层铺设 防水板裁剪要考虑搭接宽度，由拱顶向两侧铺设， 边铺边与圆垫圈热熔焊接。防水板接缝焊接是防水施 工重要的环节，采用双焊缝热合机将相邻两幅卷材进 行热熔焊接 ，卷材之间的搭接宽度为 100 mm，接缝为 双焊缝 ，利用中间空腔进行充气检查 。避免纵 向焊缝 与环 向焊缝 成十 字相交 ，采用 T字 形接缝 法进行 焊 接，并对纵向焊缝外的多余搭接部分齐根处削去，确保 焊接质量和焊机顺利通过。防水层的接头处应擦拭干 净，保持干燥。纵横向一次铺设长度可根据隧道断面 大小、二衬混凝土循环灌注长度等因素确定。分段铺 设的卷材的边缘部位预留至少500 mm的搭接余量。 为防止临时支撑拆除时损 坏中洞 防水层 ，中洞拱 部防水层施作之前 ，在 中洞拱部防水层与 中洞初期支 护之间安设 0．8 mm厚钢板保护层，如图5所示。 图 5 三联拱 中洞结构 防水示 意 (4)钢筋连接及安装 为保证钢筋连接接头的质量 ，加快施工进度 ，施工 中根据钢筋的不同直径、不同部位而采用人工绑扎和 直螺纹套筒相结合来施工。 (5)模板架立及浇筑混凝土 三联拱隧道中洞二衬分为仰拱 、两个 中隔墙、拱部 249 · 施 工 技 术 · 石家志，杨世武，韩占波，等一北京地铁lO号线三联拱隧道施工技术研究 三个施工步骤。仰拱不设模板直接浇筑成型；中隔墙 采用1 500 mm×600 mm×50 mm、1 500 mm×200 mm× 50 mm、1 500 mm×150 mm×50 mm组合钢模板立模浇 筑；拱部采用1 500 mm×1 200 mm×80 mm可调式钢 模板 +梳形木 +碗扣式脚手架 +500 mm托盘支撑立 模浇筑。中隔墙、拱部立模如图6、7所示。 图6 中洞中隔墙 二衬立模示意 图 7 中洞拱部 二衬立模示意 安装模板前首先检查模板的表面平整、光滑程度， 涂刷脱模剂，按测量定位立模，模板 u形卡、L形插销、 拉杆螺栓等必须安装牢固，防止变形。拆除模板应轻 拿轻放，模板拆除时先支后拆，按先非承重部位后承重 部位，先上后下的顺序拆模，严禁使用大锤和撬棍来砸 撬拆模 。 4．2 侧洞施工 4．2．1 侧洞开挖 拱顶小导管注浆与正洞拱顶注浆工艺相同，侧洞 采用正台阶法施工，分两部开挖，上下部之间设临时仰 拱。根据临时仰拱的位置上部一次性开挖留核心土， 临时仰拱紧跟。下部开挖后及时封闭，初期支护采用 钢格栅 +连接筋 +喷 C25混凝土支护体系。 4．2．2 拆除临时支撑 边洞临时支撑拆除同中洞施工方式 ，分段拆除 ，加 强监测，避免在初期支护拆除过程中沉降突变现象，为 防止割除中洞初期支护拱架时烧穿防水板，在割除格 栅时采用石棉板进行遮挡。 4．2．3 二次衬砌 侧洞二次衬砌分两次进行灌注，仰拱及部分边墙 混凝土一次浇筑，侧洞边墙及拱部采用 自制行走模板 台车灌注。 4．3 地表跟踪注浆 在穿越家具建材城大厅时，采用深孔注浆，孔间距 1．0 rn，在建筑物外侧和东西两侧 5 m范 围内布孑L，注 浆孔深27 m，穿过地层滑动面3 m进行跟踪注浆，在建 筑物内部、周边及墙体上设置沉降观测点，根据监测资 料适时进行注浆，保证地面构筑物的安全。 5 施工监测及效果评价 5．1 测点埋设 隧道工程开挖后 ，地层中的应力扰动区延伸至地 250 表，围岩力学形态的变化在很大程度上反映于地表沉 降。且地表沉降可以反映隧道开挖过程中围岩变形的 全过程 。本工程属于城市浅埋地下工程，其特殊的 施工方法形成对地层的多次扰动，因此必须对地表沉 降情况进行严格的监测和控制。根据量测数据绘制时 间一位移曲线散点或距离一位移曲线散点图，并结合施 工情况对所测数据进行分析。 收敛测线埋设时，在掌子面开挖出碴完毕后，拱架 架立时，将预埋件焊接至拱腰并加以保护，应尽量使两 预埋件位于同一轴线上。测线布设原则同拱顶测点 ， 且同拱顶测点布设在 同一断面 ，为 10 m布设 一组测 点。采用收敛量测结果判断隧道的稳定性，收敛值过 大时，应加强周围地层的稳定性，并尽量减小开挖对周 围地层的扰动。拱顶测点布设为5～10 m布设一组测 点，并作出时间一位移及距离一位移散点图，对各量测断 面内的测线进行回归分析，观测隧道顶部沉降变化情 况，判断结构稳定性。 5．2 地表监测分析 为了保证隧道开挖对建筑物沉降的影响，先是对 建筑物进行了一次大规模的地表注浆加固工作，从图 7可以清晰的看出；埋设在建筑物四周墙上的一些测 点，由于是建筑物的受力点，所以联络右线的开挖对建 筑物造成了不小的波动 ，沉降值成直线下沉的趋势 ，在 联络右线顺利通过月福汽车装饰城后，沉降趋势缓慢 的向稳定的方向发展。 日期 2005—09—05 20o6一O3—24 20o6一lO-lO 图 7 建筑物典型测点 沉降历 时曲线 6 结语 (1)在暗挖城市地铁隧道施工中，由于地形限制， 可以采用大跨联拱方式施工。三联拱隧道施工由于开 挖断面大，需要分部开挖采用 CRD法施工，施工期间 需要考虑中洞和边洞开挖、支护和衬砌的工序变换和 受力分析，以保证结构施工安全。 (2)采用 CRD分部开挖时，超前加固和及时支护 非常关键。浅埋隧道 由于受力复杂，分部开挖时地层 扰动较大，各步序在施工时进行地层加固要超前并且 满足需要，土体开挖后，及时立设格栅拱架，布设锁脚 铁道标准设计 RAILWAY STANDARD DESIGN 2008(12) g 世 · 施工技术 · 长螺旋反插钢筋笼工艺在北京地铁 10号线 万柳车辆段的应用 吴朝 东，何 刚，张玉华 (北京城建集团有限责任公司，北京 100088) 摘 要 ：介绍北京地铁 l0号 线万柳 车辆段 长螺旋反 插 钢 筋笼 桩基施工 工艺和主要施 工要 点 ，并对长螺旋反 插钢 筋笼施 工工 艺与泥浆护壁 、水下灌 注混 凝 土成桩 工 艺进 行 比较 ，减 少环境 污染．具有较好的社会效益。 关键词 ：北京地铁 10号线 ；万柳 车辆段 ；桩 基施 工 ；长 螺旋 反插钢筋笼 中图分类号 ：U231 文献标识码 ：B 文章编号：1004—2954(2008)12—0251—03 1 概述 北京地铁 1O号线万柳车辆段工程位于北京市海 淀区万泉河路，北侧紧邻西北四环，南端延伸至巴沟 路。车辆段建成后将作为 l0号线的 2个维修基地之 一 ，担负着全线的车辆维修和检修任务。段内共有 11 个建筑单体，基础形式以桩基础为主，整个车辆段约有 4 000根 68oo mm的钻孑L桩。 由于万柳车辆段地区地表上层多以粉质土为主， 灌注桩施工容易塌孔，而下层又多为卵石和碎石层，一 般粒径在 7 crn左右 ，钻头难以成孔。由于车辆段的建 设工期十分紧张，为了提高施工效率，经过业主、设计、 监理和施工单位的研究论证，决定采用长螺旋反插钢 筋笼桩基施工工艺 ，并在施工过程中对 此项新工艺进 行研究和观察，积累这种工艺的施工经验和技术指标。 收稿 日期 ：2008—08—28；修 回日期 ：2008—10—27 作者简介：吴朝东(1954一)，男，工程师，毕业于石家庄铁道学院。 2 长螺旋反插钢筋 笼工艺与普通泥浆护壁工艺的比 较(表 1) 因此，万柳车辆段桩基决定采用长螺旋反插钢筋 笼桩基施工工艺。 3 长螺旋反插钢筋笼桩基施工工艺 长螺旋反插钢筋笼桩基施工工艺流程如下：放线 定位一钻机就位一成孔一泵送混凝土一提钻一下笼一 成桩一移机至下一桩位一养护一剔凿桩头和桩基 试验。 (1)放线定位 根据控制轴线，采用全站仪放出定位桩，并用混凝 土进行保护，以保证定位桩不被扰动而产生偏差。施 工前将用钢尺在场地中量出桩位，在桩位点上打入 30 cm长的木桩或用 30 cm长钢管打人注满 白灰定点 ，控 制定位偏差≯10 mm。 (2)钻机就位 桩位验收后，钻机就位并调整机身，钻机就位应平 整牢稳，天车、钻头端心、桩位三点成一线。 (3)成孔 调直机架，开动机器钻进、出土，随时清理螺旋钻 带出的渣土，到达设计孔深以下时停钻，暂不提钻。 (4)泵送混凝土 停钻后用混凝土泵通过导管将混凝土输送到空心 锚杆，进行回填注浆，减小工后沉降。 (3)第四纪地层地铁区间隧道施工时，基底及时 充填注浆非常必要。由于地层开挖施作结构后，初期 支护基底可能出现不密实状态，基底承载力受到影响， 在基底及时进行充填注浆 ，防止了成形 隧道 的整体沉 降，较好的保证了隧道上方建筑物的沉降变化值。 (4)加强施工监测，进行信息反馈是施工的安全 保证。城市地铁浅埋隧道施工时，地表建筑物及管线 复杂，通过对地表沉降及洞内变形监测，能较好的控制 围岩变形趋势，能够使变形、沉降处于可控状态，保证 隧道施工周边结构物的安全。 (5)采用多跨暗挖隧道结构能够较好的满足城市 铁道标准设计 ILWAY STANDARD DESIGN 2008(12) 地铁及地下空间开发 ，我 国在今后一个相 当长的时间 内，地铁及城市地下空间开发具有广阔的前景。因此， 该技术措施比明挖具有明显的优势，对于美化环境及 地下空间开发意义重大。 参考文献： [1] 孙更生，郑大同．软土地基及地下工程[M]．北京：中国建筑工业 出版社 ，1984：158—279． [2] 王梦恕．地下工程浅埋暗挖技术通论[M]．合肥：安徽教育出版 社 ，2004：289—351． [3] 邓永双．3车道连拱隧道施工引越围岩位移变化的数值模拟[J]． 铁道标准设计，2006(10)：74—76． [4] 夏明耀，曾进伦．地下工程设计施工手册[M]．北京：中国建筑工 、l 出版社 ，1999：89—211． 251