中洞法施工技術在地鐵空間開挖中的應用

唐朝忠 吳余海

（1.中鐵二局第一工程有限公司，貴州貴陽 550002;2.北京新奧集團有限公司，北京 100016）

中洞法施工技術在地鐵空間開挖中的應用

唐朝忠1吳余海2

（1.中鐵二局第一工程有限公司，貴州貴陽 550002;2.北京新奧集團有限公司，北京 100016）

以北京地鐵雙連拱隧道中洞法施工為依托，詳細介紹了中洞法施工技術特點及關鍵技術、施工方法及相應重點控制點，同時對監(jiān)控量測的質量控制要點進行重點闡述，為類似工程施工積累了經驗。

淺埋暗挖，中洞法，地鐵，施工方法，監(jiān)控量測

1 工程概況

1.1 工程特點

北京地鐵大興線起點—新宮站區(qū)間站后折返線結構位于槐房西路下，臨時站后渡線段設計長度94.785 m。其場區(qū)有綜合管線:南北方向有4道，東西方向3道。設計采用不等跨雙連拱兩種斷面隧道結構（見圖1），開挖跨度為18.85 m，開挖高度為9.874m，小洞襯砌后凈跨度為5.45 m，大洞襯砌后凈跨度為10.85 m，中墻厚度為0.8 m，經專家多次論證，采用中洞法施工。

圖1 不等跨雙連拱結構設計斷面圖

1.2 工程地質及水文地質

連拱隧道段的圍巖自上而下有:素填土、粉質粘土、粉砂、中砂、卵石和粉質粘土層。隧道拱頂覆蓋層厚度為13.5 m～14.6 m，其中大洞拱部位于中砂層、邊墻為卵石層，小洞拱頂及邊墻均位于卵石層中。連拱隧道段地下潛水位高程為14.0 m，僅距隧道仰拱底0.8 m，必須做降水處理。

2 工法特點及關鍵技術

2.1 工法特點

1）本質上講是變大跨為小跨，步步封閉，達到嚴格控制沉降量（一般在30 mm內）的目的。用CRD法、臺階法或其他方法實現中洞較大跨度開挖，先在中洞內形成中跨結構，提前形成較強的封閉剛性支撐，橫向影響范圍小。因中柱二襯剛性支護阻隔，在側洞開挖時已減少了“群洞效應”。2）中洞內結構的形成過程，是一個不斷破除臨時支護體系的過程，臨時支護的架立和破除是聯拱隧道結構受力轉換安全的關鍵影響因素，如不注意力的轉換，會造成地表較大沉降，還可能導致結構開裂。3）施工中必須嚴格中洞法的施工順序，作好初期支護、開挖、襯砌，確保工程質量。

2.2 中洞法關鍵技術

1）為減少沉降疊加，在CRD工法的每個步序開挖中，超前大管棚支護、超前小導管注漿加固地層是一項十分重要的關鍵技術，同時及時、反復對初支背后進行回填注漿，是減少沉降的關鍵。2）中洞起拱襯砌預留防水接頭的質量，是聯拱隧道防水體系的關鍵。3）根據現場的監(jiān)控量測技術，反映結構受力體系轉換及對地層及隧道結構的影響，動態(tài)修正施工支護參數，確保施工安全。

3 具體施工方法

3.1 施工步序

不等跨雙連拱結構按照“先小洞、后大洞，先仰拱、后拱墻”的施工順序，如圖2所示。采用CRD工法施工大小洞，開挖作業(yè)按照“小分塊、短臺階、強支護、多循環(huán)、快封閉、勤量測”的十八字原則。

圖2 不等跨雙連拱結構設計斷面開挖步序圖

第一步，施工小導管超前支護，注漿加固拱部、邊墻及掌子面地層;臺階法留核心土環(huán)形開挖（1），（1）'部土體，施作初期支護及中隔壁。第二步，待（1），（1）'部土體累計開挖到6 m長度時，施工掌子面注漿小導管，注漿加固掌子面地層;臺階法開挖（2），（2）'部土體，施作初期支護及中隔壁。第三步，待（2），（2）'部土體累計開挖到6 m長度時，施工（3）部拱部、邊墻及掌子面注漿小導管，注漿加固地層;臺階法開挖（3）部土體，施作初期支護及中隔壁。第四步，待（3）部土體累計開挖到6 m長度時，施工（4）部掌子面注漿小導管，注漿加固地層;臺階法開挖（4）部土體，施作初期支護及中隔壁。第五步，待（4）部土體開挖完畢后，依次拆除小洞中隔壁臨時支護結構，分段施作小洞（5）部防水和二襯結構。第六步，按小洞Ⅰ部的施工順序依次施工（6）部防水和二襯結構，待二襯結構封閉成環(huán)12 m后進行二襯背后補償性注漿。第七步，待小洞二襯結構施工成環(huán)后，施作大洞（7）部超前支護小導管，注漿加固拱部及掌子面土層，按臺階法開挖大洞（7）部土體。第八步，待大洞（7）部土體累計開挖6 m后，施作（8）部掌子面超前小導管，按臺階法開挖（8）部土體。第九步，待大洞（8）部土體開挖完畢，臨時初期支護結構全部封閉成環(huán)后，依次按6 m分段拆除斷面內臨時支護結構，施作大洞（9）部防水和二襯結構。第十步，按大洞（6）部的施工順序依次施工（4）部防水和二襯結構，待二襯結構封閉成環(huán)12 m后進行二襯背后補償性注漿。

3.2 超前或初期支護施工

1）超前支護:拱部150°打設一排φ108×10 mm大管棚，大管棚長40 m，環(huán)向間距300 mm;邊墻及大管棚間隙內采用φ32自進式中空注漿錨管超前支護并預注漿加固地層，錨管采用長2.5 m，壁厚4.5 mm，環(huán)向間距300 mm，縱向步距0.5 m一環(huán)，外插角15°。2）初期支護:徑向系統錨桿，為增長二襯施工臨時仰拱及中隔壁分段拆除長度，結合地質情況，沿拱墻范圍采用φ32中空注漿錨管對初支結構進行加強，壁厚4.5 mm，錨管采用長4.50 m，環(huán)向間距0.5 m、縱向步距0.5 m梅花形布設;C25早強網噴混凝土+鋼筋格柵，格柵間距0.5 m;臨時仰拱及中隔壁采用工28b型鋼，間距及噴射混凝土厚度與初期支護結構相同。3）掌子面:全斷面注漿，防止掌子面土體坍塌，結合掌子面地層情況，采用φ32自進式中空注漿錨管，壁厚4.5 mm，按@500 mm梅花形布設，錨管長L=4.5 m，縱向步距3 m，搭接長度1.5 m。

3.3 防水施工

中隔墻頂為一個“V”形匯水區(qū)域，大洞一側為施工縫接頭，防水板先后不同期施作的保護，還有中隔墻不對稱受力轉換易使結構開裂、滲漏等系列問題貫穿于施工，其成敗關系結構使用功能。

1）在V形槽下先鋪設1.5 mm的石棉板和1 mm的鋼板，寬1 000 mm，以保護破除小洞支護和電焊切斷鋼筋時對防水板的損傷。2）在鋪設小洞頂防水板預留大洞拱部防水板搭接長度，在防水板下鋪縱向盲溝。3）灌注小洞二襯時在中墻內預埋φ80 mm鋼管，鋼管間距6 m～8 m。如圖3所示V形匯水區(qū)域措施圖（一）。4）在施工大、小洞的拱部初期支護時，其拱腳的連接板和小洞上預埋的連接板連接。5）在鋪設大洞的防水板時將小洞的臨時支護破除，將1.5 mm的石棉板和1 mm的鋼板上彎，形成V形槽，然后將小洞預留長度的防水板和大洞的防水板搭接，最后鋪設V形槽下的縱向盲溝，并和中墻預埋鋼管連通，鋼管和排水溝相接。如圖4所示為V形匯水區(qū)域措施圖（二）。

圖3 V形匯水區(qū)域處理措施圖（一）

圖4 V形匯水區(qū)域處理措施圖（二）

3.4 襯砌施工

3.4.1 仰拱施工

仰拱澆筑采用人工找平配合定制曲面模板，在施工時測量人員先定出二襯軌頂面線和隧道中線，模板在仰拱下口位置用φ22鋼筋定位，模板上口用過河橫撐進行支撐連接，在邊墻位置再用頂托進行加固。

3.4.2 邊墻及頂拱施工

拱部模板采用定制的小模板。鋼模板長1 500mm，寬300mm，厚75 mm，面部鋼板厚5 mm。模板加固采用型鋼支架，按照拱圈弧度加工預制成型，每榀間距與支架縱向步距相同。

拱圈模板支架同樣采用碗扣式腳手架進行支立。在中層板上鋪設10 cm×10 cm的方木作為底座墊木，間距和立桿相等，將立桿底座立于方木上。設置調整螺桿用以調整高差。腳手架的橫桿安裝要順直和平齊，每個扣件均需扣緊。模板安裝完成后，測量組對襯砌模板兩邊標高及模板中心標高予以復檢，小洞模板支架斷面示意圖見圖5。

圖5 小洞模板支架斷面示意圖（大洞參照執(zhí)行）

4 監(jiān)控量測

4.1 開挖支護時監(jiān)測項目

在實際施工過程中，地下管線沉降監(jiān)測，因該段地下管線主要是自來水管、煤氣管道及電力電纜，埋深均在2 m左右，無法在管道上做點，所以管線監(jiān)測與地面沉降接合在一起，加大監(jiān)測頻率。地面沉降與附近建筑物沉降共設一組，力爭在施工過程中將地表沉降控制在5 mm～10 mm以內，以保證各市政管線的安全。地下各相鄰已完工結構沉降觀測及有無裂縫觀測，力爭在施工過程中，將已完工結構沉降控制在±3 mm以內，且這±3 mm為測量誤差，實際做到0沉降，無裂縫。

4.2 結構二襯施工監(jiān)測

初支拆除監(jiān)控量測，主要是監(jiān)測應力轉換過程及應力關系，斷面內埋設的監(jiān)控量測點位置所監(jiān)測的數據必須能夠及時、直觀反映不等跨雙連結構變形狀況，根據變形速率揭示該結構的安全狀況。

4.3 監(jiān)測數據處理

4.3.1 開挖支護時監(jiān)測數據處理

各類監(jiān)測數據，每天收集整理。當位移變化大于1 mm/d時，圍巖在急劇變形，需加強觀測，若速率長期不下降，則需加強支護;當位移變化在0.2 mm/d～1 mm/d時，情況很正常，圍巖正向穩(wěn)定方向發(fā)展;當位移變化小于0.2 mm/d時，圍巖已基本達到穩(wěn)定。對于出現異常情況，要及時復測，以確認數據的真實性，然后再上報，重新制定下步的施工計劃及各種安排。

4.3.2 結構二襯施工監(jiān)測數據處理

監(jiān)控測量數據當天觀測當天整理，并繪制拱頂沉降及凈空收斂監(jiān)測累計變化曲線圖，以便推測變化走向，支撐拆除起一周內拱部沉降、凈空收斂變形速率在3 mm范圍內，則可判定初支結構穩(wěn)定，如超出這一值，需采取措施進行加強與縮小拆除長度，以保證施工過程中的安全。

5 結語

隨著地下空間的開發(fā)利用，地鐵作為緩解城市交通的主要手段，必將蓬勃發(fā)展。中洞法作為地鐵施工的主要方法之一，符合技術先進、安全適用、確保質量的要求，應用前景將十分廣泛，為以后類似工程施工提供了借鑒。

［1］王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術通論［M］.合肥：安徽教育出版社，2004.

［2］孫文杰.施工現場環(huán)境控制規(guī)程［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

［3］孔恒.城市地下工程淺埋暗挖地層加固理論與實踐［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［4］李儲軍.重慶地鐵淺埋暗挖車站接口處理技術［J］.山西建筑，2011，37（6）：168-169.

On application of center drift construction technique in subway space excavation

TANG Zhao-zhong1WU Yu-hai2

（1.No.1 Engineering Co.，Ltd of China Railway Second Bureau，Guiyang 550002，China; 2.Xin’ao Group Co.，Ltd in Beijing，Beijing 100016，China）

Based on the center driftmethod at double-arch tunnel at Beijing subway，the study introduces the features and key technique，the constructionmethods，and respectivemain controlled points of the center driftmethod construction，and illustrates the quality control points for the supervision and measurement，so as to accumulate experience for similar construction.

shallow buried and covered excavation，center driftmethod，subway，construction method，inspection and measurement

文章編號：1009-6825（2012）19-0181-03

U455.4

A

2012-05-03

唐朝忠（1966-），男，高級工程師

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.19.047

1009-6825（2012）19-0177-03

DOI：10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.19.147