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北京地铁某区间隧道施工案例

发布于：2022-11-17 13:38:17 来自：道路桥梁/隧道工程 [复制转发]

本案例通过详细介绍典型矿山法隧道施工的工程概况、开挖工法、施工重难点以及相关控制措施，为相关工程施工提供经验。

工程概况

北京地铁某区间左线区间全长 2723.143m ，右线区间全长 2723.119m ，区间主要采用盾构法 + 矿山法施工。

1）工程地质

区间右线在护城河南侧、右安门桥北侧的绿地内设置右线盾构始发井，基坑同时兼作左线及右线暗挖区间的施工通道；左线在护城河北侧、右安门内大街西侧设置左线盾构始发井，作为左线小里程端暗挖通道，见图1。

图1 区间暗挖正线地理位置图

区间采用暗挖隧道穿越城市主干道、古建筑、护城河、多条地下管线等，其关系见图2。

图2 区间暗挖与周边环境平面位置关系图

正线暗挖隧道底板所处持力层为卵石⑤、粉细砂③3，见图3，工程场地勘探范围内的土层划分为人工堆积层、新近沉积层、第四纪冲洪积层和新近纪沉积层四类七层。

图3 暗挖正线纵剖面图

2）施工重难点

右~牛矿山法区间施工难点及潜在风险情况见表1。

表1 矿山法区间施工难点表

地下水处理与超前预加固作业

1）地下水处理

改区间涉水段，入水长度为右线299m，左线412m。除了左线下穿5000×3000热力管沟257m设临时仰拱范围外，双线共计454m增设临时仰拱进行深孔注浆止水，施工示意图见图4。

图4 区间深孔注浆止水断面图

钻孔设备采用旋转冲击式地质钻机成孔，采用Ф89钻杆钻孔，钻孔直径同钻杆，钻机尺寸1.1m×2.5m×2.2m；注浆设备采用进口多功能注浆机JP600。

注浆采用A液和B液及C液的混合浆液。A液:水泥浆采用普通硅酸盐P.O42.5水泥, 无收缩灌浆剂、高效分散剂。配合比为水:水泥:灌浆剂:高效分散剂= 1:1.3:0.065:0.065。B液:水玻璃采用浓度42Be’，配合比为水:水玻璃:硫酸铜:明矾=1:1:0.03:0.03。C液:速凝剂（磷酸）。注浆压力:注浆终压为0.8～1.0MPa。

2）超前小导管加固

暗挖风道兼联络通道拱顶非粉细砂段、暗挖泵房开挖采用小导管超前支护预加固地层技术，采用DN25×2.75小导管，长度为2m，拱部180°每榀一打，环距300mm。暗挖泵房开挖采用DN25×2.75小导管，长度为2m，拱部120°每榀一打，环距300mm。超前小导管打设布置图如图5所示。

图5 暗挖风道兼联络通道超前小导管打设剖面、断面图

开挖支护

1）开挖

隧道区间采用台阶法人工开挖施工，拱部导洞位置采用上台阶预留核心土法施工；非拱部导洞位置采用台阶法施工，可视导洞情况选择是否留置核心土。隧道开挖拱部导洞采用台阶法开挖，上部台阶预留核心土，核心土根据开挖断面大小确定，一般距离拱顶高度1.6～1.7m，两侧距边墙为0.8～1.2m，核心土长度为2～3m，预留核心土土体必须是未经扰动的原状土，核心土应留有坡度，并不得出现反坡，各层导洞掌子面前后距离不小于6m。减压槽一般两侧距离边墙的距离为0.8～1.2m，深度为0.8～1.0m，宽度为1.2～1.4m，长度为0.6～1.0m。每个导洞核心土及减压槽的具体留置大小根据导洞的大小确定。

当区间进入含水层时，区间侧墙处设置排水沟，经排水沟将水引排至风井，风井井底设集水坑汇水排出。由于隧道开挖断面高程距离结构底板顶只有0.75m，在开挖断面底面做平台斜坡，用以方便倒土及土斗（长×宽×高为:3m×3m×1.25m）装载更多渣土。待电动三轮车将土堆放至土斗无法装载，使用龙门吊将土斗吊至渣土池以存放渣土，见图6。

图6 正线出土口示意图

2）初支

钢格栅主筋为C22，“之”字筋及“U”字筋为C12、C14，箍筋为Ф8。

格栅钢架与初喷混凝土之间紧贴，两榀格栅钢架间沿周边设双层C22纵向连接筋，环形间距为1000mm，形成纵向连接体系，并及时打入锁脚锚管，然后挂设钢筋网片，钢筋网片采用Ф6.5@15×15cm规格，绑扎在格栅钢架的设计位置，并与格栅钢架连接牢固，然后喷射混凝土，封闭成环。

连接筋安装完成及时进行内层钢筋网片铺设，内层钢筋网片与格栅钢架或连接筋点焊或绑扎在一起。网片搭接长度不小于一个网格。钢筋网采用Ф6.5盘条，网格间距150mm×150mm。

锁脚锚杆:采用DN25×2.75mm钢管，长度为3m，每榀打设。

区间初暗挖期支护格栅总装图见图7、图8。

图7 暗挖区间常规段格栅总装图

图8 临时仰拱段格栅总装图

格栅钢架架立及相关配套施工（包含中隔壁的清理:钢架架立完成后，喷射混凝土之前，需对之前喷的临时仰拱侧墙和仰拱底部进行清理，清除飘石等杂物）完成后及时进行喷混凝土支护。采用C25喷射混凝土，厚度拱顶和侧墙为350mm；临时仰拱及中隔壁为300mm。为了降低粉尘，减少回弹量，提高喷射混凝土的质量，喷射混凝土采用潮喷法。混凝土由洞外搅拌站拌合，通过竖井安装的下料管直接运至隧道内，采用三轮车运至掌子面。

3）初支背后注浆

回填注浆管为DN32×2.75mm焊接钢管，L=0.95m，注浆孔应沿通道拱部和边墙布设。环向间距:起拱线以上为2.0m，边墙为3.0m，纵向间距:3.0m，梅花形布置，且拱部应有一个注浆孔。

注浆材料使用P.O 42.5的普通硅酸盐水泥浆液，水灰比1:1，即按照50kg水泥与38.5L水掺配搅拌。

1:1水泥浆填充，注浆压力0.3~0.5MPa，注浆深度为初支背后0.5m，注浆速度不大于50L/min。注浆压力可根据现场施工注浆效果进行调节，保证初支背后的回填密实。

二次衬砌

区间采用台车进行施工。台车长度为12米，模板组件材料选用:面板选用t=8mm厚钢板，材质Q235；边框选用12扁钢，竖肋选用12扁钢，材质Q235；顶拱架体为20号工字钢，下纵梁采用40号工字钢，十字撑采用10号角钢，材质Q235。

衬砌混凝土采用模筑钢筋混凝土，混凝土采用C40P10防水混凝土。区间二衬钢筋主要采用C25钢筋为环向筋@150mm，C16钢筋为纵向筋@150mm，C8钢筋作为钩筋@300mm×300mm，梅花形布置。

结构混凝土均采用C40、P10抗渗钢筋混凝土，钢筋采用HPB300级、HRB400级。

防水层施工

该区间隧道结构防水等级为二级，采用C40、P10防水钢筋混凝土自防水辅以1.5mm厚EVA塑料防水板。变形缝迎水面设置350mm宽中孔型外贴式止水带，中间设置中孔型中埋式钢边橡胶止水带。变形缝部位整环设置350mm宽中孔型外贴式止水带、中孔型中埋式钢边橡胶止水带，在顶板、侧墙和底板变形缝内侧采用双组聚硫密封胶或单组份聚氨酯密封胶进行嵌缝，并在顶板、侧墙预留凹槽设置接水盒。

施工控制重点

1）暗挖正线标准段自身风险的施工措施

（1）暗挖正线开挖采用台阶法施工，见图9。

图9 右～牛区间暗挖正线断面图及步序图

（2）加强超前支护施工质量，严格控制注浆量和注浆压力，并根据岩层特性及时调整注浆参数及工艺；尽快封闭初期支护，加强初支背后回填注浆，减少地层松弛，必要时提前进行二次衬砌施工。

（3）施工中加强地质和地下水观测，当开挖遇到不良地层及涌水涌砂时，应立即封闭掌子面，对掌子面进行注浆加固。

（4）对拱顶砂层进行全断面注浆加固。

（5）挑高段需超前进行深孔注浆加固地层。

（6）因左线顶拱贴近Ф1100mm污水管，且管底粉细砂、圆砾层开挖扰动时易坍塌，施工风险大，因此台阶法施工时应在上半断面初支喷混凝土封闭后，方可进行下台阶开挖。

2）暗挖区间下穿某桥梁保护措施

该区间分别向北穿越某桥梁第5跨、第7跨后，其中5号桥墩基础埋深20.168m，与区间结构最小水平净距7.03m，6号桥墩基础埋深20.590m，与区间结构最小水平净距6.49m，7号桥墩基础埋深20.652m，与区间结构最小水平净距10.22m，8号桥墩基础埋深20.562m，与区间结构最小水平净距3.32m。区间施工时，应采取以下措施，以减少对桥梁的影响。

（1）施工前对桥梁进行检测评估，根据评估结果确定合理的变形指标。

（2）暗挖施工中应严格遵循“管超前，严注浆，短进尺，强支护，早封闭，勤量测，速反馈”的原则。初支过程中及时进行初支背后注浆，并进行多次补注浆，严格控制注浆压力和注浆量，保证注浆效果。

（3）二衬施工过程中及时进行二衬背后注浆，保证注浆效果。

（4）及时布设测点，施工期间加强对桥梁的监测，根据监测结果及时调整施工参数。

（5）对桥桩与隧道之间的土体采用超前深孔注浆进行加固，采用深孔注浆加固措施对前方土体进行加固，深孔注浆过程中严格控制注浆压力及注浆量，并安排专人对横通道上方下游雨污水井进行巡查，如发现浆液立刻停止注浆，施工过程中如发现深孔注浆效果不理想部位，及时封闭掌子面进行补注或采用打设超前小导管进行加固。

3）针对暗挖隧道下穿热力管沟风险的保护措施

暗挖隧道临近5000mm×3000mm热力管沟沟内底标高27.62~28.84m，与隧道垂直净距1.519m，管线位于⑤卵石~圆砾；管沟结构物无明显沉降现象。管线与导洞位置关系及注浆加固措施如图10所示。

图10 针对暗挖隧道下穿热力管沟风险的保护措施

施工前应对管线的水流情况、渗漏情况、结构情况进行全面核实，并对管线的位置及埋深进行现场复核。

施工过程中控制沉降，保证管线的安全是施工控制重点，保护措施：

（1）施工前对管线进行调查，结合产权单位意见，确定合理的变形指标。

（2）初支过程中及时进行初支背后注浆，并进行多次补注浆，严格控制注浆压力和注浆量，保证注浆效果。

（3）二衬施工过程中及时进行二衬背后注浆，严格控制注浆压力和注浆量，保证注浆效果。

（4）及时布设测点，施工期间加强对管线的监测，根据监测结果及时调整施工参数。

（5）穿越管线段暗挖隧道增设临时仰拱，对上导洞及拱顶土体采用深孔注浆进行加固，浆液采用双液浆，施工前需对注浆效果进行检测，必要时进行补注浆，确保注浆效果。

4）暗挖区间侧穿护城河桥、下穿护城河保护措施

护城河河底宽32m，河面宽46m，河底规划高程37.1m，河深约5m。护城河桥基础为钢筋混凝土灌注桩，桩径0.9m，中跨桩长约14m。区间左线暗挖隧道与河底净距10.4m。与中跨桩基水平净距8.41m，底外皮与桩基竖向净距0.57m。区间左线暗挖隧道与河底净距10.4m，与桥台桩水平净距6.66m，底外皮与桩基竖向净距3.75m。

暗挖区间施工时，应采取以下措施，以尽量减少对桥梁的影响。

（1）施工前对桥梁进行检测评估，根据评估结果确定合理的变形指标。

（2）初支过程中及时进行背后注浆，并进行多次补注浆，严格控制注浆压力和注浆量，保证注浆效果。

（3）二衬施工过程中及时进行二衬背后注浆。

（4）及时布设测点，施工期间加强对桥梁的监测，根据监测结果及时调整施工参数。

（5）结合地下水处理方案，采用下半断面全断面深孔注浆加固，加固范围为开挖面距离河流前后各10m，上半断面采取注浆范围初支内侧500mm，外侧1500mm。

5）针对地质风险的施工措施

（1）对不良地质地段，采用深孔注浆及超前注浆进行支护，以加固围岩，及时对注浆效果进行分析。

（2）配备专业地质工程师，以对预报数据做出准确判释，提高预报的准确度，竖井开挖做好资料收集。

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