北京地铁5号线磁器口车站暗挖中洞法施工技术

北京地铁5号线磁器口车站暗挖中洞法施工技术 北京地铁5号线磁器口车站暗挖中洞法施工 技术 第24卷第3期石家庄铁道大学(自然科学版)v.1.24N..3 2011年09月JOURNALOFSHIJIAZHUANGTIEDAOUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)Sep.2 011 北京地铁5号线磁器口车站暗挖中洞法施工技术 连宝玉 (中国建筑第八工程局有限公司,上海200122) 摘要:随着经济实力的快速增强,城市化进程逐步加快,城市规模不断扩大,城市轨道交通 迅猛发展,为有效解决地铁施工对城市交通的影响问题,繁忙路口地铁车站自然首选暗挖法施 工.暗挖中洞法是地铁车站暗挖施工中比较成熟的方法之一.针对首次应用暗挖中洞法施工 的磁器口车站,着重介绍了三拱两柱地铁车站暗挖中洞法的施工原理,施工步序,施工方法及钢 管柱施工要领. 关键词:地铁;三拱两柱;车站;暗挖;中洞法;施工;技术 中图分类号:U231.3文献标识码:A文章编号:2095—0373(2011)03—0055—06 0引言 城市轨道交通以其省地,节能,污染小,运能大;乘客乘座安全,舒适,方便,快捷,准时等优势倍加受 宠.截至2008年底,我国已有10个城市建成29条城市轨道交通线路,运营里程达776km.目前,我国 约有50条轨道交通线路正在建设中,营运里程达1154km.到2015年,我国将再新建79条轨道交通线 路,总营运里程达2259.84km.这就意味着,届时我国建成和在建的轨道交通线路将达到158条,总运营 里程将超过4189km.另据不完全统计,全球城市快速轨道交通规划线网总长达到100km以上的城市已 有40多个,其中,中国近20个,约占总量的50%.可见在我国20多个城市掀起地铁建设高潮,甚至在一 座城市数条地铁线路同时施工,特别是在交通繁忙路口修建地下车站,要保证不中断,不影响地面交通, 最好的办法就是采用暗挖法施工. 1工程概况 1.1工程简述 磁器口车站位于崇文门外大街与两广大街的交叉口下,是北京地铁5号线与7号线的换乘站.车站 为双层岛式三拱两柱结构,长180ITI,宽21.871'11,高14.933m,建筑面积为12244.21TI.结构见图1. 车站主体覆土深度为9.8,10.3in,车站地下一层为站厅层,预留通道实现与七号线换乘,地下二层 为站台层. 车站支护采用复合式衬砌,初期支护为qb25格栅钢架加C20喷射混凝土,厚度30cm,二次衬砌为 C30,抗渗等级SIO的防水钢筋混凝土,最薄处厚度50cm.立柱为C40钢管混凝土柱,站厅板,站台板为 C30普通钢筋混凝土. 1.2周边环境 磁器口车站的路El周边建筑密集,为崇文区商业旺区.崇文门外大街为北京市南北向干道,地面交通 十分繁忙,车流,人流密度大.有7条公交线路通过.崇文门外大街与两广大街交叉口处,地下市政管线 众多,与车站主体及出人口,通道,风道平面位置有交叉和影响的管线东西,南北方 向各有11条. 1.3地质水文条件 磁器口车站位于永定河冲击扇地带,地层 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 层为人工填土,下层分别为粉土层,粉 质粘土层,再下层 收稿日期:201107—21 作者简介:连宝玉男1966年出生高级工程师 56石家庄铁道大学(自然科学版)第24卷 0 0 n 0 0 .n m ? ? V, 0 0 寸 0 0 甘 0 0 一 0 |n -n 一 0 0 n 图1车站主体结构横剖面图(单位:lnll1) 为粉细砂层,中粗砂层,车站站厅层主要位于粉细砂层中;站台层主要位于粉质粘土,粘土层中,结构底板 主要位于卵石圆砾层中. 地下水类型按水力性质分为上层滞水,潜水和承压水. 2暗挖中洞法施工原理及原则 暗挖中洞法施工即从风井位置做施工竖井,沿风道开挖施工通道,将要到达主体结构前,加高通道, 再从加高段侧墙开洞施工车站主体结构.先采用CRD工法施工中洞,按照"小分块,短台阶,多循环,快 封闭"的原则,首先将中洞自上而下步步为营,分块成环,随挖随撑,及时做好初期支护,然后再由下而上 施做防水层,模筑钢筋混凝土内衬和施工钢管柱,当中洞各工序完成后形成一个庞大的刚体支撑上部土 体,待中洞完成后,两侧洞再对称同步采用正台阶法自上而下分部掘进成环,及时作好初期支护,然后再 自下而上施做防水层和模筑钢筋混凝土内衬.施工过程中辅以小导管注浆加固地层. 在三拱两柱支护结构中,中洞和两侧梁,板,柱结构受力复杂,施工工艺难度较大.施工时必须制定 先进科学合理的施工 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 ,运用信息化技术,加强位移量测和沉降观测,进行动态分析管理,严格控制地 表沉降,确保地面交通安全,确保地下管线安全,确保周围相邻建筑物安全. 中洞法施工车站主体进度指标:0.35,0.45m/d. 中洞施工分为8个开挖单元,左右侧洞各分4个开挖单元,中洞和侧洞开挖单元划 分和开挖顺序见图 2.无论是中洞还是侧洞,在开挖第一段之前,于拱顶位置用2小导管注浆加固地层.每层开挖均需预 留核心土. 3施工工艺流程及步序 (1)工艺流程.施工准备一超前管棚一注浆加固一中洞各部开挖一防水层铺设一中洞底板,底梁_? 立柱一中洞中板一顶梁,中拱一超前管棚一注浆加固一边洞各部开挖一临时隔壁拆除一防水层铺设一边 洞底板一边墙,中板一边拱一二次衬砌背后注浆. (2)施工步序.?进行中洞拱部大管棚超前支护,小导管注浆加固地层.?采用CRD法进行中洞开 挖施工.?分段拆除部分竖向临时支护,铺设底板部分防水层,施做部分底板,底纵梁,预留钢筋及防水 板接头.?分段施做立柱,中纵梁,中层板.?分段施做顶纵梁,拱部结构,在顶纵梁上加设钢支撑和钢 拉杆.?两边跨施做大管棚及超前小导管加固地层,对称开挖边洞上导坑,及时封闭初期支护.?按顺 序对称开挖两侧边洞,及时进行封闭,施做初期支护.?分段拆除中洞下部临时支护,铺设边跨防水层, 施做边跨二次结构.?分段拆除中间临时支护,施做两侧边墙及中层板.?分段拆除剩余临时支护,施 第3期连宝玉:北京地铁5号线磁器口车站暗挖中洞法施工技术57 做边跨拱部. (a)中洞开挖单元划分(b)两侧洞开挖单冗划分 图2中洞和侧洞开挖单元划分和开挖顺序 4施工方法 4.1中洞开挖 4.1.1施工洞室断面划分 一 般将断面划分为15,251TI大小的洞室,宽度范围4.5,6m,高度范围在3.2,4.5m. 4.1.2超前支护 (1)在车站拱部120.范围布设长度18m,直径108mm,壁厚6=5mm的大管棚,其外倾角为1.5., 2.0..管棚采用无缝钢管,每米布设3根,分节焊接,一般条件下6m一节,搭接长度3m,选用德国1Tr集 团夯管锤打人. (2)小导管沿车站拱部开挖轮廓线外缘120.范围布孔,每米布设3根.其材料规格为cYZ~42X3.25 mm,外插角为20.,30.,管长2.0rn,纵向搭接长度1.5m,采用风镐顶入.. (3)注浆材料….大管棚内注水泥砂浆,小导管内注改性水玻璃浆液.水玻璃35Be,45Be,工业硫 酸浓度95%以上.配比13%硫酸:13Be水玻璃约为1:3(质量比)左右,pH值3—5,凝结时间控制在人 土后4,6min,固砂体单轴抗压强度大于0.15MPa. 4.1.3中洞土体开挖 中洞采用CRD法施工,1,8部采用人工依次开挖.各部开挖台阶高为3,4m,上下台阶开挖相距 3,5m,开挖步距为0.5m.开挖过后立即采用潮喷工艺喷射C20混凝土. 初喷3,5cm混凝土后,安设纵向间距为0.5m的格栅钢架,格栅钢架与初喷混凝土间铺设6,@ 150mmX150nlm的钢筋网,网片搭接长度15cm以上. 4.1.4初期支护背后注浆 按照设计在拱顶,拱腰,拱脚,墙中等部位埋设注浆管:顶部纵向每3m左右布设注浆管,边墙每4,5 m埋设注浆管.开挖3,41TI后即进行全断面回填注浆,注浆机械选用低压注浆泵,注浆压力控制在0.3, 0.5MPa.注浆材料为水泥浆,孔隙较大部位改注水泥砂浆. 4.2中洞结构施工 中洞开挖全部贯通后开始中洞内部结构施工. 为确保结构稳定和安全,采用分段跳槽施工,分段长度为立柱纵向跨度,一般4.5,6.5m.先铺设底 板防水层并施做保护层,进行底板及底纵梁施工.底板完成后,每隔1.0ITI恢复临时中隔壁竖向钢支撑. 然后进行立柱和中板施工,中板完工后每隔1.0m恢复临时中隔壁竖向钢支撑.最后进行顶纵梁施工. 为保证顶纵梁的施工质量,将顶芯梁和顶拱分开浇筑混凝土.先施作顶芯梁,再施工拱顶衬砌.铺 设拱部防水板时,预留好防水板接头并加保护,对连拱部位,做好"V"型节点防水. 58石家庄铁道大学(自然科学版)第24卷 顶纵梁的混凝土达到强度要求后,在立柱及顶梁上安装28可调式拉杆和横向工字钢支撑,间距1 m,其布置详见图3.钢支撑分担由中部拱跨传递的内侧挤力,钢拉杆承受拱脚外移产生的拉力. 图3拉杆和横向工字钢支撑布置 4.3边洞开挖支护 边跨开挖前先施作大管棚及小导管超前支护.开挖时遵循"小分块,短台阶,多循环,快封闭"的原 则,严格对称开挖,各部洞室步距控制在8,10m. 4.4边洞结构施工 (1)根据立柱纵向跨度,分段拆除中洞下部竖向临时支护,加设临时替换钢支撑. (2)铺设底层防水板,做好与既有中洞防水板的连接,并预留边墙防水板接头.绑筋立模,浇注底板 混凝土. (3)底板砼达到设计强度后,拆除下部水平向临时支撑,铺设边墙防水层,预留防水板接头,绑筋立 模,浇筑边墙混凝土. (4)加设水平钢支撑,拆除下部第二道水平向临时支护,绑扎中层板,边墙钢筋,支模浇注混凝土.钢 支撑加设方法如图4. (5)拆除剩余的临时支撑,铺设剩余边墙及拱部防水板,施做上层剩余边墙及两侧拱部二次衬砌. 图4钢支撑加设方法 4.5二次衬砌背后注浆 在边洞二次衬砌混凝土时,预埋注浆管,直径为40mm,详见图5.二次衬砌背后注浆浆液采用水泥 浆,拱部也可采用水泥砂浆,压注水泥浆时,根据注浆记录绘制P—Q—T曲线来判断注浆效果(P为注浆压 力,为注浆时间,Q为注浆量),注浆压力控制在0.1,0.2MPa. 4.6监控量测 施工过程中对各种变形和应力进行量测,通过量测数据计算施工过程中地层变化情况,计算初支和 构件受力及变形情况,判定施工过程是否处于安全状态.对于地表沉降和拱顶下沉,净空收敛等监测项 .第3期连宝玉:北京地铁5号线磁器口车站暗挖中洞法施工技术59 衬砌背后注浆填充区域 图5预埋注浆管布置图 目,利用精密仪器直接测出变形,对于初支内力,土压力及钢管柱等结构受力情况,埋设监测元件,利用振 弦读数仪量测钢弦频率变化,计算结构内力. 5混凝土钢管柱施工 磁器口车站设60根直径为800mm的钢管柱,钢管柱距横向间距为6200mm,纵向间距为6000 mm,内灌注C40微膨胀混凝土,钢管柱用板厚为16mm的钢板卷制焊接而成,分两节吊装就位. 5.1钢管柱的制作与验收 钢管柱的制作全部在工厂进行.制作完成后,逐一对焊缝进行超声波检查及x射线探伤验收,确保 达到二级焊缝质量要求. 5.2钢管柱的定位 (1)下节钢管柱与底纵梁的连接.钢管柱的定位是混凝土钢管柱施工工艺的难点,为保证定位精度, 在钢管柱下端焊接法兰,法兰与底纵梁上的托板采用螺栓连接.托盘的板厚40mm,直径为1400mm,并 预留24个qb32的螺栓孔.托盘上钻3—5个60的圆孔,便于托盘底部砼浇注密实. (2)下节钢管柱与中板的连接.钢管柱吊装定位后灌注混凝土,然后插人钢筋笼,再将钢筋与中板的 上,下缘钢筋焊接. (3)上节钢管柱与中板的连接.采用法兰连接,连接方法和钢管柱与底纵梁的连接类似. (4)上节钢管柱与顶纵梁的连接.采用钢筋连接,即在钢管柱的上部插入一定深度的钢筋笼,钢筋与 顶纵梁的梁芯(型钢)焊接. 5.3钢管柱内混凝土灌注 (1)材料要求.采用C40商品砼,外加剂为UEA微膨胀剂,外加剂掺量为12%,混凝土的坍落度为 16,18mm. (2)混凝土灌注.采用立式高位抛落无振捣法,利用混凝土下落时产生的动能达到振实的目的.每 根钢管柱内混凝土连续灌注,时间控制在lh之内. 5.4钢管柱的稳定 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 钢管柱施工完毕后,在上部荷载的作用下由于主体结构尚未封闭,容易向两侧倾斜.为确保中柱稳 ,采用在上层柱子问设置可调螺栓拉杆,根据监测结果,动态调整螺栓. 定,不偏斜 6结语 磁器口车站首次采用暗挖中洞法施工,能够在周边建筑物密集紧邻,地下管线交织如网,地面交通十 分繁忙的复杂环境下获得成功,实践体会如下: 石家庄铁道大学(自然科学版)第24卷 (1)无水作业为前提.施工前必须将地下水位降到开挖面1m以下,做到无水开挖. (2)施工原则要坚持.必须严格按照"管超前,严注浆,短开挖,强支护,早封闭,环套环,水必治,穴必 堵,勤量测,控下沉"的原则施工,特别强调必须预留核心土,确保掌子面安全稳定. (3)穿越管线须谨慎.地铁施工难免穿越破旧的给排水管道及其它管沟,跑冒渗漏在所难免,势必危 及施工安全,必须高度重视,采取有效措施,保证顺利通过. (4)信息化指导是关键.暗挖中洞法施工过程中,每次临时结构和支撑的拆除必然带来一次受力体 系的转换与调整,所以及时掌握和分析地表沉降速率,位移变形及应力变化情况,动态指导施工至关重 要. 参考文献 [1]彭泽润.北京地铁复一八线土建工程施工技术[M].北京:中国科学技术出版社,2003 [2]崔玖江.隧道与地下工程修建技术[M].北京:科学出版社,2005. AdvanceMiddleHoleSonstructionTechnologyforExcavationin CiqikouStationofBeijingMetroLine5 LianBaoyu (ChinaConstructionEighthEngineeringDivisionCO.,LTD.,Shanghai200122,China) Abstract:Withtherapidlyincreasingeconomicstrength,andgraduallyacceleratingprocess ofurbaniza. tion,constantexpandingofthecity,andfastdevelopingofurbanrailtransport,sub—surfaceexcavationisfhe firstchoiceofconstructionwhenthesubwaystationisbuiltatbusyintersectioninordertoredu eetheimpactof thesubwayconstructiononurbantransport.Advancemiddleholeconstructionisoneofthemostmaturemeth- ods.Inthispaper,theapplicationofcenterdriftmethodatCiqikoustationisintroduced,withfocusesonthe constructionprinciple,constructionsequences,constructionmethodsandconstructionessentialsofthesteelcol- Umns. Keywords:subway;threearchesandtwocolumns;station;subsurfaceexcavation;advancemiddlehole construction;construction;technology (责任编辑车轩玉) ;,:仝:拿:::仝:全:全!全:仓!全:舍:合金岔舍合合仝仝仝全全 (上接第43页) HeavyRailJackingReinforcementTechniques WangTian fTianjinRailwayConstructionCompany,TheSixthBureauGroupofChinaRailway,Tianjin300222,China) Abstract:WiththecontinuousdevelopmentofChina'shighwaysandrailwaysinrecentyears,thetransfor- mati0n0rexDansionofboxculvertoroverpassstructuresareoftenneededinthereconstructionofroads,and jackingisapreferredsolutionfortheseprojects.Thispaperdescribestheuseofspeedlimit45km/hrailwayline reinforcementiackingflameconstructionmethod,andprovidesexperienceforthefutureofbridgeconstruction underthesameconditions. Keywords:heavyrail;Da-Qinrail;jacking;linereinforcementtechniques (责任编辑车轩玉)