排水導(dǎo)洞在暗挖地鐵區(qū)間聯(lián)絡(luò)段降排水的應(yīng)用

白曉鶴 張志義 田明亮 周 陽

(1.中鐵七局集團(tuán)西安鐵路工程有限公司，陜西 西安 710000； 2.北京正遠(yuǎn)監(jiān)理咨詢有限公司，北京 100000)

管井降水是目前北京地鐵施工中地下水處理的主要方法[1]，大部分地下水被直接抽排至周邊市政雨污水管網(wǎng)，對(duì)水資源是一種極大浪費(fèi)。同時(shí)隨著城市軌道交通的發(fā)展及施工技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)隧道功能提出了更高的要求，設(shè)計(jì)中將會(huì)陸續(xù)出現(xiàn)各種滿足不同使用功能的聯(lián)絡(luò)線折返線復(fù)雜大跨度變斷面地下結(jié)構(gòu)形式[2]。大斷面向小斷面變化比較容易實(shí)現(xiàn)，小斷面向大斷面變化的幅度不大可采用提前漸變即可實(shí)現(xiàn)[3]，若變化幅度過大則要采用增加橫通道、轉(zhuǎn)換施工順序變成由大到小施工等措施進(jìn)行處理。橫通道施工受特定因素影響，往往存在大角度暗挖施工風(fēng)險(xiǎn)。本文結(jié)合獨(dú)特的地理位置優(yōu)勢(shì)，設(shè)置一條排水通道，巧妙解決了施工中遇到的難題。

1 工程概況

北京地鐵19號(hào)線一期工程北牡區(qū)間自南向北連接北太平莊站和牡丹園站，區(qū)間全長(zhǎng)672.547 m，采用暗挖法施工，在左線北太平莊車站北端需要設(shè)置與12號(hào)線地鐵聯(lián)絡(luò)線的預(yù)留接口，聯(lián)絡(luò)段的突變斷面采用右線至左線的橫通道創(chuàng)造條件。區(qū)間隧道穿越地下水類型為卵石層⑨的層間水(四)，其實(shí)測(cè)標(biāo)高約14.94 m～17.01 m。受地下水的影響，施工時(shí)需要對(duì)地下水進(jìn)行降排，北牡區(qū)間施工降水高峰時(shí)段排水量約6萬m3/d，北牡區(qū)間路西一條φ600的雨水管線，不能滿足降水施工的排水需求，成為制約工程棘手的問題(見圖1,圖2)。

2 施工方法

2.1 總體施工安排

在北牡區(qū)間左右線隧道結(jié)構(gòu)中上部設(shè)置一條長(zhǎng)度為589 m的排水通道——排水導(dǎo)洞，并且沿程設(shè)10座匯水井及匯水導(dǎo)洞，用于匯集地面降水井的抽排水至排水導(dǎo)洞。在北牡區(qū)間北端設(shè)置泵站豎井，將由重力流過來的地下水抽排至臨近的小月河中。排水導(dǎo)洞結(jié)構(gòu)縱向?yàn)槟细弑钡偷闹本€坡，坡度0.5%，采用臺(tái)階法暗挖施工；泵站豎井是4 m×11 m的儲(chǔ)水池，用較大功率的水泵將水提升至小月河中，采用倒掛井壁法施工。為避免聯(lián)絡(luò)段橫通道挑高施工，在排水導(dǎo)洞底板開洞設(shè)置2個(gè)施工豎井，由豎井側(cè)壁開洞施工橫通道，避免了大角度挑高施工(見圖3)。

2.2 排水導(dǎo)洞施工

排水導(dǎo)洞斷面形狀為馬蹄形，斷面尺寸3.3 m×3.8 m。遵循暗挖工法“18字方針”采用“上下臺(tái)階法”施工，分別由北牡區(qū)間2號(hào)橫通道一層向南和M19北太平莊站1-A軸上層導(dǎo)洞向北的對(duì)挖施工方式。導(dǎo)洞初期支護(hù)結(jié)構(gòu)采用250 mm厚的C25網(wǎng)噴混凝土，背土側(cè)設(shè)置單層鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)噴混凝土與超前小導(dǎo)管、鎖腳錨管及格柵鋼架組成聯(lián)合支護(hù)體系。匯水導(dǎo)洞共10個(gè)，初支結(jié)構(gòu)尺寸為2.5 m×2.5 m，支護(hù)形式和排水導(dǎo)洞相同(見圖4)。

2.3 泵站豎井施工

泵站豎井采用倒掛井壁法施工(見圖5)，初期支護(hù)平面尺寸為11.8 m×5.3 m，開挖深度31 m。井壁為厚350 mm的噴射混凝土，井底采用鋼格柵+雙層鋼筋網(wǎng)片+噴射混凝土鋪底封閉，寬度方向采用 Ⅰ 25a型鋼支撐。二襯結(jié)構(gòu)為矩形井筒,由2個(gè)井室組成，平面尺寸11.1 m×4.6 m，高度16 m，采用C30商品混凝土澆筑。區(qū)間排水導(dǎo)洞及排水支導(dǎo)洞內(nèi)的管道均采用4 m一根；支管及干管分別為DN600和DN1 200，管材為焊接鋼管，相互之間采用焊接法蘭連接泵站豎井設(shè)置四臺(tái)水泵，三大(280 kW)一小(180 kW)。

2.4 管道安裝

排水導(dǎo)洞初期支護(hù)完成后，進(jìn)行區(qū)間排水導(dǎo)洞及排水支導(dǎo)洞內(nèi)的管道安裝(見圖6)，支管及干管道均采用4 m一根，分別為DN600和DN1 200，管材為焊接鋼管，相互之間采用焊接法蘭連接。入河段采用4根DN700的管道，采用焊接連接。排水導(dǎo)洞及排水輸水管的使用期限約為2年～3年。

2.5 排水導(dǎo)洞內(nèi)豎井及橫通道施工

為解決區(qū)間聯(lián)絡(luò)段施工橫通道仰挖的風(fēng)險(xiǎn)，利用既有排水導(dǎo)洞的條件，在排水導(dǎo)洞內(nèi)設(shè)置2個(gè)豎井，1-1號(hào)豎井和1-2號(hào)豎井，里程位置分別為K50+643.95和K50+675.05，開挖截面尺寸為6.7 m×2.8 m，開挖深度15.6 m，采用倒掛井壁法施工，施工方法完全相同。由1-1號(hào)豎井和1-2號(hào)豎井側(cè)壁破門開挖1-1橫通道，為PBA小導(dǎo)洞施工創(chuàng)造條件(見圖7，圖8)。

2.6 電纜穿路施工

為降水施工，沿區(qū)間地表北太平莊路方向每6 m設(shè)置一口降水井進(jìn)行地面降水，所用電源位于路西，需要將用電引至路東。施工單位分別申請(qǐng)了手續(xù)采用定向鉆引電纜線和架空引電纜線的方法，結(jié)果審批手續(xù)全部被否決。經(jīng)過研究，結(jié)合9號(hào)、10號(hào)地面匯水井的便利條件，采取從9號(hào)匯水井引入，通過匯水導(dǎo)洞從10號(hào)匯水井引出的方法，既節(jié)省了時(shí)間又節(jié)約了成本，達(dá)成了用電目標(biāo)(見圖9)。

3 結(jié)語

通過在北牡區(qū)間正線上方修建一條排水導(dǎo)洞并鋪設(shè)排水管道，成功地解決了地面市政管網(wǎng)排水難的問題，依托泵站豎井將地下水提升至小月河，節(jié)約了水資源。成為北京市地鐵建設(shè)中首次創(chuàng)舉。在排水導(dǎo)洞內(nèi)施工的豎井，為北牡區(qū)間聯(lián)絡(luò)段的橫通道施工成功創(chuàng)造條件，避免了大角度挑高施工，節(jié)省了施工成本，方法巧妙便利。在掘路手續(xù)不被受理的情況下，借助匯水井和匯水導(dǎo)洞的便利，成功將降水用電纜線進(jìn)行跨路穿越，節(jié)省了穿路施工的成本，避免了對(duì)城市交通的影響。