復(fù)雜城區(qū)地鐵附屬結(jié)構(gòu)高效施工技術(shù)研究

李宏達(dá)

（中鐵十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司 北京 100023）

1 引言

近二十年，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)迎來了飛速發(fā)展，城市化建設(shè)進(jìn)程明顯加快，與之相配套的城市軌道交通施工建設(shè)也呈現(xiàn)出如火如荼的景象。復(fù)雜城區(qū)地鐵施工普遍采用對地面建筑、道路和地下管線影響不大，拆遷占地少、擾民少、污染城市環(huán)境小的暗挖施工方法。其中，應(yīng)用PBA工法施工的地鐵隧道，傳統(tǒng)做法普遍采用在地面選址，通過開挖豎井施工主體和附屬結(jié)構(gòu)。但當(dāng)豎井選址處于復(fù)雜城區(qū)，勢必面臨占地難、環(huán)保要求高等問題。如何在保證施工工期的前提下，高效安全地完成施工任務(wù)，就需要創(chuàng)新施工思路，充分利用已完成的地下結(jié)構(gòu)創(chuàng)造施工條件，達(dá)到順利施工的目的[1－3]。

2 工程概況及難點(diǎn)

北京地鐵8號線三期土建施工01標(biāo)段起點(diǎn)－王府井北站區(qū)間位于北京繁華街區(qū)王府井大街下，全長181.007 m，區(qū)間側(cè)穿世紀(jì)大廈、海港商業(yè)、天倫王朝飯店等大型建（構(gòu)）筑物。沿線管線密集，地下水位高，人員密集，地面用地協(xié)調(diào)難度大，文明施工要求高。

結(jié)合綜合管廊人員出入口布置，在該區(qū)間需設(shè)置一座事故風(fēng)井。風(fēng)井北側(cè)鄰近天倫王朝酒店，最小水平凈距12.048 m，東南側(cè)鄰近王府井天主教堂，最小水平凈距21.970 m（見圖1）。豎井周邊主要管線有D600污水管線、D500雨水管線、D150上水管線、市話通訊管線，原施工方案為由此風(fēng)井進(jìn)入施工區(qū)間風(fēng)道。

圖1 風(fēng)井總平面（單位：m）

風(fēng)井占地談判困難，施工場地難以解決；由風(fēng)井單向開挖區(qū)間風(fēng)道，施工進(jìn)度慢、渣土運(yùn)輸及材料倒運(yùn)難，如按原計(jì)劃施工勢必嚴(yán)重拖延工期，將無法滿足八號線二期通車后利用該風(fēng)道、風(fēng)井通風(fēng)的要求。

3 技術(shù)方案確定與實(shí)施

3．1 方案優(yōu)化

為了保證北京地鐵8號線二期如期通車后通風(fēng)要求，結(jié)合已完成的地下結(jié)構(gòu)，利用位于風(fēng)道上方的降水導(dǎo)洞（寬 5.7 m、高4.5 m）設(shè)置臨時豎井[4－6]，并結(jié)合區(qū)間風(fēng)道的設(shè)置，施作東、西兩側(cè)橫通道，實(shí)現(xiàn)優(yōu)先施工區(qū)間風(fēng)道的目的。

鋼格柵、網(wǎng)片等材料可以通過安裝在豎井上方的電葫蘆提升斗吊入，豎井土方可通過臨時豎井、東側(cè)擴(kuò)大邊導(dǎo)洞運(yùn)至車站1號豎井吊出（見圖2）。

圖2 優(yōu)化后開挖示意

3．2 施工方案

（1）臨時豎井及橫通道初支均按臨時結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使用年限為4年，豎井井壁采用倒掛井壁法施工。

（2）臨時豎井分別為南、北兩個并排豎井，兩個豎井同期開挖施作，豎井內(nèi)凈空尺寸均為3 m×4.5 m，整體毛洞開挖尺寸為10 m×3.7 m，深13.585 m。初期支護(hù)厚350 mm，由C25噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)及鋼格柵組成支護(hù)體系。井內(nèi)采用噴混及鋼架支撐，井底采用鋼格柵＋噴射混凝土封底，井口設(shè)現(xiàn)澆混凝土圈梁結(jié)構(gòu)。

（3）豎井開挖前，通過降水導(dǎo)洞完成降水作業(yè)，并對部分橫通道拱頂進(jìn)行加固；然后鑿除降水導(dǎo)洞開洞處的初支底板，再施工鎖口圈梁；開挖豎井，完成其余部分橫通道拱頂加固；加固完成后開挖橫通道。

（4）東、西側(cè)橫通道頂部采用超前小導(dǎo)管加固地層；同時為保證馬頭門安全，在進(jìn)馬頭門處橫通道頂部增設(shè)小導(dǎo)管。馬頭門處格柵需密排布置四榀[7－8]。

（5）橫通道施工開挖步長為0.5 m。通道各層導(dǎo)洞除西側(cè)橫通道的第一層導(dǎo)洞部分采用全斷面法施工外，其余導(dǎo)洞為臺階法施工，臺階長度控制在3～5 m范圍內(nèi)，根據(jù)實(shí)際施工情況隨時進(jìn)行調(diào)整；同時在中隔板位置打設(shè)鎖腳錨桿并注漿加固[9－10]。

（6）橫通道施工至端頭后，堵頭墻支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)及時施作，堵頭墻背后同時設(shè)置小導(dǎo)管并注漿加固。

3．3 實(shí)施方法

（1）降水導(dǎo)洞施工完成后，進(jìn)行橫通道范圍內(nèi)的降水施工。在降水導(dǎo)洞內(nèi)的東、西兩方向馬頭門拱頂采用超前小導(dǎo)管注漿；鑿除豎井開洞范圍內(nèi)的東側(cè)降水導(dǎo)洞格柵底板，在降水導(dǎo)洞內(nèi)施作豎井的鎖口圈梁，然后開挖豎井。豎井由中隔壁分為南、北兩部分，同期開挖施工。豎井開挖第一層導(dǎo)洞至拱頂下2 m位置后臨時封底，由豎井側(cè)壁對東、西雙向馬頭門拱頂進(jìn)行超前小導(dǎo)管注漿（見圖3）。

圖3 豎井開挖施工2 m位置

（2）豎井開挖至第一層導(dǎo)洞底板以下2 m位置后臨時封底，施作第一層導(dǎo)洞高度范圍內(nèi)的豎井框架支撐體系，然后對豎井西側(cè)角部噴混；分階段破除西側(cè)橫通道第一層導(dǎo)洞的馬頭門井壁格柵，在井壁平面內(nèi)架設(shè)導(dǎo)洞第一榀鋼格柵，并與被割斷的豎井鋼格柵及豎向連接筋焊接為一體；然后進(jìn)行西側(cè)橫通道第一層導(dǎo)洞臺階法開挖，施作初襯，導(dǎo)洞前四榀鋼格柵密排（見圖4）。

圖4 西側(cè)第一層導(dǎo)洞施工（單位：mm）

（3）西側(cè)橫通道第一層導(dǎo)洞開挖超過10 m后，分段破除東側(cè)橫通道的第一層左導(dǎo)洞范圍馬頭門處井壁格柵，在井壁平面內(nèi)架設(shè)導(dǎo)洞第一榀鋼格柵，并與被割斷的豎井鋼格柵及豎向連接筋焊接為一體；然后進(jìn)行東側(cè)橫通道第一層左導(dǎo)洞臺階法（變斷面后采用全斷面法）開挖，施作初襯，且密排導(dǎo)洞前四榀鋼格柵；在第一層橫通道范圍內(nèi)的豎井東北側(cè)角部噴混（見圖5）。

圖5 東側(cè)第一層左導(dǎo)洞施工

（4）東側(cè)橫通道第一層左導(dǎo)洞開挖超過10 m后，分段破除東側(cè)橫通道的第一層右導(dǎo)洞范圍馬頭門處井壁格柵，在井壁平面內(nèi)架設(shè)導(dǎo)洞第一榀鋼格柵，并與被割斷的豎井鋼格柵和豎向連接筋焊接為成一體；然后進(jìn)行東側(cè)橫通道第一層右導(dǎo)洞臺階法（變斷面后采用全斷面法）開挖，施作初襯，且密排導(dǎo)洞前四榀鋼格柵；在第一層橫通道范圍內(nèi)的豎井東南側(cè)角部噴混（見圖6）。

圖6 東側(cè)第一層右導(dǎo)洞施工

（5）開挖東側(cè)橫通道第一層右導(dǎo)洞超過10 m后，繼續(xù)向下開挖豎井，直至東側(cè)橫通道第二層導(dǎo)洞底板下2 m位置后臨時封底。同第2～4步，先后臺階法施工西側(cè)橫通道第二層導(dǎo)洞、東側(cè)橫通道第二層左導(dǎo)洞和右導(dǎo)洞，各導(dǎo)洞開挖間距為10 m；施作完成第一層橫通道，封堵墻封堵后用小導(dǎo)管注漿加固（見圖7）。

圖7 第二層導(dǎo)洞施工（單位：mm）

（6）開挖東側(cè)橫通道第二層右導(dǎo)洞超過10 m后，繼續(xù)向下開挖豎井至設(shè)計(jì)井底標(biāo)高，并用鋼格柵封閉井底。同第2～4步，臺階法施工西側(cè)橫通道第三層導(dǎo)洞，完成后橫通道采用封堵墻封堵，小導(dǎo)管注漿加固（見圖8）。

圖8 西側(cè)第三層導(dǎo)洞施工（單位：mm）

（7）施作完成橫通道初支結(jié)構(gòu)后與區(qū)間主體結(jié)構(gòu)相接（見圖9）。

圖9 橫通道施工完成

4 材料與設(shè)備

臨時豎井及橫通道施工材料及設(shè)備與傳統(tǒng)施工方法相類似，具體見表1、表2。

表1 施工材料

表2 施工設(shè)備

5 施工控制要點(diǎn)

（1）以無水施工為前提施工豎井及橫通道，加強(qiáng)勘測工程地質(zhì)與水文地質(zhì)情況，做好施工前降水工作。

（2）嚴(yán)格落實(shí)“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”原則，強(qiáng)化開挖工藝。

（3）加強(qiáng)豎井施工過程中的監(jiān)控量測工作，做好信息反饋以及時掌握建（構(gòu)）筑物及周圍環(huán)境動態(tài)變化，并及時調(diào)整、補(bǔ)充相關(guān)施工措施，做好動態(tài)化管理施工，確保結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境安全。

（4）嚴(yán)控注漿質(zhì)量，做好漿液配合比、凝膠時間、注漿壓力的控制和注漿效果的檢查、記錄。

（5）鋼架安裝垂直度控制在±2°，中心線及高程誤差控制在±5 cm。初支形成的空洞要及時進(jìn)行背后注漿。

（6）隨隧道開挖掘進(jìn)，及時進(jìn)行初支背后回填補(bǔ)償性注漿，尤其馬頭門部位襯砌須盡早完成。

（7）橫通道鄰近海港城地下室位置，鑿除侵入開挖范圍的錨索時，首先要確認(rèn)海港城地下室結(jié)構(gòu)已完成，肥槽回填密實(shí)且錨索失效后才可進(jìn)行錨索鑿除；其次施工前要落實(shí)錨索預(yù)應(yīng)力已卸載，保證鑿除后不引起土體塌方等安全事故；最后鑿除開挖范圍內(nèi)的全部錨索，確保開挖限界要求。

（8）施工穿越困難地層前，應(yīng)向掌子面打設(shè)小導(dǎo)管并注漿加固土體，注漿漿液為1∶1水泥－水玻璃漿，注漿壓力控制在0.5～0.8 MPa。

（9）在軟弱圍巖和斷層破碎帶施工過程中，為保證施工安全和質(zhì)量，建立施工監(jiān)測系統(tǒng)，采集圍巖和結(jié)構(gòu)信息，進(jìn)行系統(tǒng)分析、處理和反饋，實(shí)現(xiàn)信息化施工[11－12]。

6 結(jié)論

（1）在復(fù)雜城區(qū)地鐵施工過程中，創(chuàng)新性地提出利用已完成的降水導(dǎo)洞設(shè)置臨時豎井，而后雙向開挖施工區(qū)間風(fēng)道，解決了從事故風(fēng)井單向開挖進(jìn)度慢的難題，有效保證了風(fēng)道施工工期。

（2）利用降水導(dǎo)洞在臨時豎井上方設(shè)置小型提升架，不僅解決了倒運(yùn)材料和渣土外運(yùn)難題，而且縮短了運(yùn)距，大大節(jié)省了人力和時間成本。

（3）利用降水導(dǎo)洞原有風(fēng)機(jī)驅(qū)散施工粉塵，避免了開挖、噴混時的粉塵外揚(yáng)，環(huán)保、社會效益顯著。

（4）該技術(shù)需利用已有地下結(jié)構(gòu)，施工前要充分考慮周圍既有結(jié)構(gòu)和施工安全，制定切實(shí)可行的方案。