・施工技术・ 北京地铁１０号线北安区问综合施工技术 韩占波，祝明洪，石家志 （中铁隧道集团有限公司，洛阳４７１００９） 摘 要：结合北京地铁ｌＯ号线北土城站一安贞门站区间工程， 站，终点位于安贞门站，标段含１０号线的双线区间及 １０号线与奥运支线的双线联络线，１０号线区间全长 ８６０ Ｉｌｌ，奥运支线双线联络线：右线长８１１．７９８ ｍ，左线 长８９８．１３７ ｍ。断面类型有单线隧道、双联拱隧道和 三联拱隧道，采用浅埋暗挖法施工，隧道平面见图１。 着重介绍隧道下穿密集商用建筑群、隧道立体交叉开挖、上层 滞水严重、地表上方建筑物严重损坏及新建电力隧道对建筑物 的影响下采取的施工措施。 关键词：北京地铁ｌＯ号线；复杂环境；立体交叉；建筑物； 施工 中图分类号：Ｕ２３１ 文献标识码：Ｂ 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 ｍ； 文章编号：１００４—２９５４（２００８）ｌ２—０２４２—０５ ②第四纪全新世冲洪积层 粉土、粉质黏土、粉细 １ 工程概况 砂、局部夹中粗砂透镜体。最大厚度为ｌ０．２ ｍ； １．１ 设计概况 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。 北京地铁１０号线北一安区间，起点位于北土城 收稿日期：２００８—０８—２８；修回日期：２００８一ｌＯ一０６ 作者简介：韩占波（１９７２一），男，工程师。 １．２周边环境概况 隧道所经地段为重要的商业区，沿线客流集中，交 （５）超前预注浆控制好注浆压力和注浆量，确保 涧 髋雌； 量 ～‘’’ ＝＝＝＝＝＝＝晏］ｌ： 区间明挖段（长６１ ｍ） ； 达到设计的加固效果。为保证注浆质量，对超前注浆 效果进行定时抽查。 ｉ ５０００ Ｌ ｌ ｉ罱 ：：：：：：：： 兰 ‘一…………………醒塔…一…“ 图７增设临时横通道平面位置（单位：ｍｍ） （６）开洞处必须在各项加固措施发挥作用后方可 破桩进洞，挂马头门时剔槽破除拱架处围护桩混凝土， 保留桩主筋与马头门拱架有效焊接。 （７）设专人对地表和支护结构的变形、位移进行 观测、监控，监测数据及时反馈至相关人员。发现有异 常应立即停止挖土，经分析原因，采取有效措施后，方 可继续施工。 ５结语 在地铁工程的工程筹划中，暗挖隧道的施工工期 明挖段结构施工从东往西施工，分段分层施作。 结构纵向共分４段，先施工与安定路站相接处的结构， 最后施工与暗挖隧道接口段的１０ ｍ结构，结构分层采 用墙板分开施作。 ４质量安全措施 （１）基坑开挖严格按编制的基坑开挖方案组织施 工，分层开挖，每一层锚杆张拉以后，才能开挖下一层 的土方。锚杆的施工质量至关重要，必须严格锚杆的 通常是工程的关键工期，一旦在某个环节出现延误 （尤其是工程前期的拆、改、移环节经常出现延误的情 钻孑Ｌ、灌浆、张拉等工序的控制，张拉锁定力必须控制 准确。 （２）每层锚杆的钢腰梁必须与基坑围护表面密 贴，如有不密贴处，采用细石混凝土填实。 形），要保证工程按原定的工期完工的加快进度的措 施中，明挖结构和暗挖结构的协调同步施工往往是最 有效的措施之一。 参考文献： ［１］屈智炯．土的塑性力学［Ｍ］．成都：成都科技大学出版社，１９８５：２５ （３）开挖过程中按设计要求进行基坑降排水；开 挖如发现桩间渗、漏水，采用注浆及时封堵，防止基坑 失水而造成基坑变形。 （４）桩间支护必须按照技术交底施工，严格控制 挂钢筋网的牢固性和喷混凝土厚度。 ２４２ ６５． ［２］刘维宁，张弥，邝明．城市地下工程环境影响的控制理论及其 应用［Ｊ］．土木工程学报，１９９７，３０（５）． ［３］ 施仲衡，张弥，王新杰，等．地下铁道设计与施工［Ｍ］．西安：陕 西科学技术出版社．１９９７． 铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２００８（１２） 施工技术・ ・韩占波，祝明洪，石家志一北京地铁１Ｏ号线北安区间综合施工技术 以内，可保证安全通过。 ４方案的确立与实施 ４．１ 降水施工 ２．４渗漏水严重 由于隧道上方建筑物密集，井点降水的井位布置 受到影响，势必存在降水盲区。同时隧道上方的月福、 马自达等汽车城兼营洗车业务，污水未进入市政排水 系统，均以直排的形式渗入地层，无法实现无水作业。 ３方案确立前的准备 ３．１ 前期调查与探测 ４．１．１ 地表管井降水 在饱和含水砂层中常使用地表管井降水辅助开挖 作业。按设计要求在隧道两侧设置管井进行预抽水。 在抽吸作用下，地下水位不断下降，形成以井点为中心 采用地质雷达探测和红外线探测技术，对隧道经 的地下水位降落漏斗曲线，降落漏斗曲线互相连接，使 过的沿线进行空洞和地质疏松地段提前排查，根据排 查结果提前处理。 ３．２ 计算分析 通过理论分析与数值计算，模拟北一安区间暗挖 段的施工过程，分析了施工对地层的扰动以及所带来 的地表沉降，以便为确定地层加固、开挖与支护方案提 供参考依据，见图３、图４。 图３ 三联拱结构（细部）与地层的位置关系 图４三联拱结构的细部网格（拱部上方为注浆区域） 考虑三联拱施工最不利因素下各时期的沉降、变 形情况得出以下结论： （１）对于地表沉降，三联拱结构的中洞施工引起 的沉降是主导原因。应采取措施，严格控制中洞周边 相对软弱地层的变形，减小隧道拱顶下沉。 （２）施工中应严格控制各部问的施工间距，保证 在５ ｍ以上，每次开挖进尺不超过０．５ ｍ。 （３）小导管超前注浆要及时有效，保证１ ｍ的水 平搭接长度，并超前开挖面２ ｍ注浆。 ３．３建筑物调查及鉴定 调查隧道穿越的所有建筑物的修建年代、结构形 式、现状等，并对其中受到破坏的月福汽车城、建材市 场等建筑物邀请清华大学房屋安全鉴定室进行鉴定。 依据清华大学房屋安全鉴定室对建筑物抗变形能力说 明资料，考虑结构的最不利影响，参照有关规范及国内 外文献，月福汽车城和建材城在采取一定技术措施后， 控制差异沉降分别控制在１０～１５ ｍｍ和１８～２０ ｍｍ ２４４ 在曲线以上的地层成为疏干区，土体的抗剪强度增加， 隧道开挖避免或减小涌水、涌砂现象的出现。 ４．１．２洞内水平井点真空降水 隧道揭露的地层显示，虽经地表降水，但地层中存 在黏土与淤泥质黏土隔水层，使上层滞水不能进入管 井。同时，水源的充分补充，掌子面出现涌水、涌砂现 象，不能满足设计要求的“无水施工”条件。通过资料调 研并借鉴其他工程的成功经验，采取洞内井点真空降水 解决了上层滞水和管线渗漏水对隧道施工的危害。 ４．２建筑物段的超前措施 ４．２．１ 地表处理措施 （１）在房屋基础下埋设袖阀注浆管，间距１．０ ｍ× １．０ ｍ，深入破裂面２ ｍ。注浆浆液为水泥一水玻璃双液 浆或ＨＳＣ特种浆液 。袖阀注浆管布置见图５。 图５地表建筑物加固（单位：ｍ） （２）根据地表和房屋监测结果，在沉降达到容许 沉降的６０％后随时进行跟踪注浆，抬高基础避免过大 的不均匀沉降。 （３）下穿施工期间，为避免出现意外，做到万无一 失，应临时撤离房屋内人员和重要财产。 （４）布设监控观测点，监测建筑物的差异沉降和 倾斜值。 ４．２．２洞内处理措施 （１）采用双层长短管超前注浆加固开挖断面拱部 １５０。范围的土体，内侧小导管纵向间距采用５０ ｃｍ，长 度２５０ ｃｍ，每榀一打；外侧长管间距２００ ｃｍ，长度５００ ｃｍ，每４榀一打 。 （２）注浆参数：外层管浆液采用水泥一水玻璃双液 浆，内层管浆液采用ＨＳＣ特种水泥基双液灌浆料。注 浆压力不宜过高，只要能克服管道阻力和土体之间空 隙阻力即可，压力过高易引起地表及管线变形。注浆 铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２００８（１２） 韩占波，祝明洪，石家志一北京地铁１０号线北安区间综合施工技术 ・施工技术・ 压力宜控制在０．８～１．０ ＭＰａ。 ４．３．２联络左线施工 （３）化整为零，把大断面分成多个小断面分别通 （１）下穿段采用双层管超前加固，外管采用ＴＳＳ 过，并在每一步开挖小断面的拱角打设锁脚锚管。 袖阀管，长度５００ ｃｍ，环向间距３０ ｃｍ。内侧普通小导 （４）完成初期支护后，及时进行背后回填注浆，减 管，管长２３０ ｃｍ，环向间距２０ ｃｍ。 小初期支护与围岩之间空隙引起的地表沉降。 （２）缩短开挖、支护步距，增设临时仰拱充分利用 （５）埋设３ ｍ长径向注浆管，间距２ ｍ×２ ｍ的袖 “时空效应”，达到快速封闭减少沉降之目的。 阀注浆管，初期支护完毕后及时对开挖影响范围内的 （３）打设径向跟踪补偿注浆管，注浆管布设间距： 土体进行补偿注浆，并根据监控量测结果，若达到警戒 环向１．０ ｍ，纵向２．０ ｍ，浆液采用ＨＳＣ特种水泥浆液， 值及时进行跟踪注浆。 注浆压力控制在０．５～０．７ ＭＰａ。 ４．３联络左线与区间正线交叉段措施 （４）联络左线隧道底板处于粉细砂层中，为缩短 ４．３．１ 联络通道及区间双联拱施工 沉降收敛时间，联络左线隧道下穿段隧底换填３００～ （１）联络通道及区间双联拱隧道施工除按正常设 ５００ ｍｍ厚级配砂石，并沿隧底环向预埋３根Ｌ＝０．６ ｍ 计参数外，需垂直向下梅花形布设１ ｍ×１ ｍ注浆管， 注浆管，纵向每２ ｍ布设一次，浆液采用单液水泥浆， 先期对下部土体进行改良。 每６ ｍ进行一次注浆施工。 （２）缩短支护步距，增设纵向连接筋和锁脚排管， （５）在下穿段实行早进晚出的原则，所有下穿段 增强隧道初期支护纵向刚度。提高上部隧道初期支护 措施在原下穿长度４５ ｍ的基础上增加到８５．５ ｍ。两 抵抗变形的能力。 侧各增加２０ ｍ。 （３）联络通道采取双层临时支护形式，必要时可 ４．４隧道开挖 在仰拱处浇筑低强度等级混凝土。 ４．４．１ 单洞开挖步序 （４）及时施作下穿段区间双联拱的二次结构，与 单洞采用台阶法开挖，特殊地段（下穿段及地表 初期支护共同受力，抵抗沉降变形。 有建筑物段）增设临时仰拱。开挖步序见图６。 ４．４．２三联拱、双联拱开挖步序 护中洞，及时施作中洞二衬，建立起支撑体系，然后对 三联拱、双联拱断面采用中洞法施工，按照“小分 称施作侧洞，封闭成环。见图７。 块、短台阶、早成环、环套环”的施工原则，先行开挖支 拱部超前加固管，４，４２ ｍｍＳ．ｂ导管， 超前小导管 ３２ ｍｍ，ｔ－＝３．２５，Ｌ＝２ ３００ 倾角４５。．Ｌ＝５ｍ，环向间距３００ｍｍ 环向间距３００ ｍｍ，纵向间距５００ ｍｍ， 纵向间距３ ｍｆ余同） 角度７。～ｌ０。（余同１ ④ 第１步：双层管超前注浆加固拱 第２步：开挖洞室２ 第３步：双层管超前注浆加固拱 第４步：开挖洞室４ 顶．开挖洞室ｌ并施作初期支护 并施作初期支护 顶，开挖洞室３并施作初期支护 并施作初期支护 一一＠ 第５步：小步距（每次拆除不应大于 第６步：双层管超前注浆加固侧洞 第７步：开挖洞室６ 第７步：小步距拆除侧洞临时仰拱和中 ５ ｍ１拆除中洞临时仰拱和中隔壁， 拱顶，开挖洞室５并施作初期支护 并施作初期支护 隔壁，施作侧洞防水层，浇筑侧洞二衬 施作中洞防水层，浇筑中洞二衬 图７三联拱施工步序 铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２００８（１２） ２４５ 施工技术・ 韩占波，祝明洪，石家志一北京地铁１０号线北安区间综合施工技术 ・５ 施工监测及效果评价 日期 ２００５—１２—１４ ２００６＿０２—０２ ２００６＿０３—２４ ２００６－０５—１３ ２ＯＯ６－Ｏ７—０２ ２００６－０８－２ｌ 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 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 图８地表点沉降变化曲线 时间一位移曲线散点图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。 由图８可以看出，结构沉降主要分为三个阶段， 一拱顶下沉、水平收敛测点布设间距为５～１０ ｒｎ布 急剧变形阶段，主要在中洞施工时下穿建筑物阶 设一组测点，并作出时间一位移及距离一位移散点图，对 段；二缓慢变形阶段，主要在隧道上半断面已经穿过 各量测断面内的测线进行回归分析，观测隧道顶部沉 建筑物初期支护没有完全闭合阶段；三稳定阶段，初 降变化情况，判断结构稳定性。 期支护完全闭合初期支护背后回填注浆阶段。还可 根据本工程的具体情况，监测项目以位移监测为 以看出结构沉降曲线呈现波浪形，主要是由于在施 主，辅以应力监测，计算结构实际受力状况，同时也使 世避 嘴 工中积极采取有效加固措施控制了结构的沉降。施 各种监测数据能够相互印证，确认监测结果的可靠性。２ ｏ 矗 工中最终绝对沉降值控制在１４ ｍｍ，较好地保证了建 ５．２地表监测分析 筑结构的安全。 隧道穿越建筑物时，其沉降变化趋势如图８所示。 ５．３ 围岩径向应力分析（图９一图１ １） ０．４ ０．２０３ 图９左线围岩径向压力（单位：ＭＰａ） 图１０右线围岩径向压力（单位：ＭＰａ） 图１１ 中线围岩径向压力（单位：ＭＰａ） 从三个洞室所受压力情况来看，发现受力并不完 北京地铁１０号线北土城站一安贞门路站区间运用了 全一致，说明地下结构地层的非连续、非均质性，造成 超前地质预报、模拟施工结构计算、洞内真空降水及各 压力分布状态的因素很多，具有不可预见性。但它们 种辅助工法和信息化施工、管理技术，成功地解决了复 又具有共同的特性：拱脚与拱腰受力都是较大的区域， 杂环境的施工难题，为今后在类似条件下施工提供一 最大压力均出现在左侧拱脚。拱部压力在喷混凝土施 定的借鉴和参考。 作的最初，由于？昆凝土强度较低，而此时结构变形又较 参考文献： 大，压力计随着支护结构向洞室内移动，所以初期所测 ［１］ 王梦恕．地下工程浅埋暗挖技术通论［Ｍ］．合肥：安徽教育出版 的围岩压力就比较小；随着时间的增长，喷混凝土的强 社，２００４：２８９—３５１． 度及初期支护刚度的增加，提供的支护抗力增大，因 ［２］ 张国亮，韩占波．双层小导管在浅埋暗挖隧道的应用［Ｊ］．铁道科 学与工程学报，２００６（２）：６６—６９． 此，围岩施加给支护的径向压力也随着增大。这体现 ［３］ 张云．超浅埋暗挖隧道近接建筑沉降控制技术［ｃ］．中铁隧道 了新奥法“先柔后刚”的特点。 集团科技交流论文集，２００５：４１２—４２０． ［４］ 任文祥．城市地铁浅埋暗挖隧道沉降问题的分析与控制［Ｊ］．铁道 ６ 结语 标准设计，２００７（５）：８７—９０． 随着今后地下空问开发利用，地铁作为缓解城市 ［５］夏才初，潘国荣．土木工程监测技术［Ｍ］．北京：中国建筑工业出 交通的重要手段，势必会蓬勃发展。浅埋暗挖法作为 版社，２００１：１１５—１３１． ［６］ 熊兴国．北京地铁区间隧道浅埋暗挖法穿越高层建筑物施工技术 地铁施工的主要方法，应用前景将十分广泛。在修筑 ［Ｊ］．铁道标准设计，２００７（５）：７７—７９． 地下构筑物时，不可避免的会遇到诸如穿越闹市区、地 面建筑物、管线及既有线等复杂环境条件下的施工。 铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２００８（１２）
