大兴线高米店南站1、2号风道结构设计

来源：职称驿站所属分类：建筑设计论文
发布时间：2012-12-03浏览：30次

　　摘要：随着浅埋暗挖技术在城市轨道交通建设中的应用范围越来越广泛，发挥的作用也越来越大，其具有拆迁少、灵活多变、受控因素少、不干扰地面交通和周围环境等特点。本文以北京地铁大兴线高米店南站1、2号风道暗挖段大跨度平顶直墙断面结构为例，重点对施工方法、辅助措施及施工注意事项进行总结分析。

　　关键词：暗挖,平顶直墙,大跨度,结构设计

　　1 工程概况

　　高米店南站是北京轨道交通大兴线工程第四座车站，位于兴华大街与金星路十字路口。车站沿兴华大街跨金星路路口南北向布置，车站结构型式为地下双层三跨箱型框架结构。1、2号风道均位于车站西侧，横跨兴华大街，因交通导改及管线改移实施难度较大，车站主体结构侧墙至兴华大街西侧规划红线的下穿道路段通道(风道宽约20m)，采用暗挖法施工。1号风道位于兴华大街与金星西路十字路口西北象限，暗挖段长度41.32m，道路下管线较为重要的有φ1000雨水管、φ600污水管、φ400燃气管和2900×1300雨水方沟距离风道结构较近，其中φ600污水管距离初支外皮仅为398mm;2号风道位于兴华大街与金星西路十字路口西南象限，暗挖段长度38.4m。道路下管线较为重要的有4000×1400雨水方沟、φ400上水管、φ600污水管和φ400燃气管距离风道结构较近，其中φ600污水管距离初支外皮仅为267mm。

　　2 地质水文概况

　　暗挖通道范围内穿越地层自上而下有素填土、粉质粘土、粉土、粉质粘土、细砂、粉土、粉质粘土(见图1)。

　　地下水为第四系孔隙潜水，主要赋存于卵砾石层中，稳定水位埋深26.15m～26.7m，高程14.37～14.55m。由于地下水现状稳定水位埋深相对较大。

　　3 结构设计

　　3.1 断面设计

　　1、2号风道因外部无设置竖井的条件，所以从车站内部进行开挖，出土进料条件由车站为右线盾构始发提供的出土口承担(右线盾构已始发完毕)。两风道均无起拱条件，所以采用平顶直墙的复合式衬砌结构形式，因结构跨度较大，内设置两中隔墙，在配合相关施工方法及满足风道功能的前提下，确定中隔墙位置，相关结构参数采用工程类比和理论计算相结合的方法确定，结构断面见图2。

　　图2 通道横断面图

　　3.2 施工方法及超前支护措施

　　经研究分析，本工程采用中洞法进行施工，中洞及边洞均采用CRD工法进行开挖，分上下两层共16个导洞。因风道结构覆土较浅，跨度极大，且上层素填土最深处达2m，对暗挖施工极其不利，所以拱部范围内设置内外两排超前小导管，内排导管长2.5m，外排导管长3m。每两榀格栅钢架打设一环，环向间距300mm，内外排小导管交错布置，超前预注浆加固。土体开挖前对上部导洞进行掌子面超前注浆加固，采用L=5.0m的φ32×3.25小导管，间距0.8m×0.8m，掌子面开挖步距0.5m，注浆循环步距3.0m，支护参数详见表1。

　　表1 风道暗挖段初期支护结构参数表

　　通道采用中洞法施工，先开挖中间部分(第一步)，采用CRD工法开挖，中洞贯通后，倒退施作中洞内二次衬砌(第二、三、四步)，为更好控制沉降，先施作中隔墙及部分顶、底板结构，待中隔墙、部分顶、底板达设计强度后，分段(不超过6m)拆除中隔壁(隔榀拆除)，快速视作底板保护层及防水层，架设支撑于底板防水保护层上(垫钢板)，并与原先中隔壁连接，施作剩余底板结构，同样方法处理顶板;中洞二次衬砌视作完毕并达到设计强度后，开挖两侧边洞，采用CRD工法开挖(第五步)，倒退视作中洞内二次衬砌(第六、七、八步)，施作方式同中洞，施工工序图见图3。

　　图3 施工工序图

　　4 辅助施工措施

　　由于暗挖通道上方为市政重要交通干道，覆土较浅，且多为回填素土，通道下穿多条带水管线，管径均较大，为改良洞内土层，更好控制地面及管线沉降，确保开挖工作面的稳定，采用以下超前支护措施：

　　4.1 断面加固注浆

　　采用小导管对上掌子面进行注浆加固处理，超前小导管采用外径32，t=3.25mm，间距0.8m×0.8m，L=5.0m，梅花型布置，纵向间距3.0m(见图4)。

　　图4 注浆孔位布置横剖面示意图

　　4.2 超前小导管注浆

　　拱部范围内设置内外两排超前小导管，内排导管长2.5m，外排导管长3m。每两榀格栅钢架打设一环，环向间距300mm，内外排小导管交错布置。

　　4.3初支背后注浆

　　初期支护完成后应及时进行初支背后注浆，保证初支背后密实。注浆距开挖工作面5米的地方进行。注浆孔沿隧道拱部及边墙布置，环向间距为2.0米，纵向间距为3.0米，梅花型布置;注浆深度为初支背后0.5米。

　　4.4 二衬背后注浆

　　初支与二衬间的回填注浆管为Φ32钢焊管，布置于顶板范围，长度为二衬厚度加200mm外露长度，纵向间距5m，环向间距3m，梅花型布置，注微膨胀水泥砂浆，注浆压力0.2MPa。初、二衬之间注浆应在二衬混凝土强度达到设计强度75%以上后进行。

　　4.5过管线加固方案

　　风道暗挖段下穿兴华大街、雨水管和燃气管时，超前支护采用内外两排超前小导管拱部范围内设置，每两榀格栅钢架打设一环。在下穿Φ600污水管时，管线距离结构顶部较近，无法打设双排小导管，则纵向每榀打设一环Φ32小导管，适当调整导管长度及打设角度，避免伤及管线，且保证前后导管注浆加固搭接范围不小于1米;在下穿2900×1300雨水方沟时，因管线较大，超前支护采用内外两排超前小导管拱部范围内设置，每榀格栅钢架打设一环。初支施工完毕后及时对初支背后进行回填注浆。Φ600污水管距离结构过近，施工前对污水管进行断流，从两井间地面(拉槽)泵送污水(见图5)。

　　图5 风道暗挖段过管线段加固图

　　5 监控量测

　　5.1监控量测的目的

　　地下工程按信息化设计，现场监控量测是监视围岩稳定、判断隧道支护衬砌设计是否合理安全、施工方法是否正确的重要手段，通过监控量测，达到以下目的：

　　(1)将监测数据与预测值相比较，判断前一步施工工艺和支护参数是否符合预期要求，以确定和调整下一步施工，确保施工安全和地表建筑物、地下管线的安全。

　　(2)将现场测量的数据、信息及时反馈，以修改和完善设计，使设计达到优质安全、经济合理。

　　(3)将现场测量的数据与理论预测值比较，用反分析法进行分析计算，使设计更符合实际，以便指导今后的工程建设。

　　5.2 现场监控量测项目、测点布置、监测手段与监测频率

　　风道下穿雨污水管、燃气等市政管线，且距离隧道拱顶较近;施工过程中应加强对市政管线的监测，确保市政管线安全和正常使用。

　　5.3 监控量测管理

　　监控量测管理基准值根据有关规范、规程、计算资料及类似工程经验制定。监控量测必须建立及时的信息管理系统，监测数据必须及时反映给设计代表、监理、施工总工等，及时分析，确保施工安全。

　　6 施工难点及注意事项

　　本风道暗挖段穿越兴华大街下方，地表为北京大兴区重要交通干道，隧道穿越路段主要为现状路面，在施工中应注意：

　　(1)施工前，必须对风道上方的道路现状、地下管线进行调查落实，要核实管线的详细资料，包括实测标高、管内水量调查、水量变化、施工中超前探孔对渗漏水量的预测实地探测，确定结构与管线的确切相互关系，判断隧道开挖对管线可能产生的影响;在施工工程中，要实时监测，时刻注并及时反馈有关单位，以便及时采取有效措施;

　　(2)风道暗挖段下穿兴华大街，结构跨度极大，上层素填土较厚达2m，稳定性差，易坍塌。施工过程中应严格进行监控量测，并对地表变形做出预测，及时反馈信息，根据监测结果确定是否采用其他加强措施，如加密导管超前支护，地面跟踪注浆或其他有效的支护手段，以策安全。

　　(3)施工时应加强超前预注浆、初支背后注浆和二衬背后注浆，以保证开挖面的稳定和有效控制地面沉降。

　　(4)施作二衬衬砌时，应严格控制拆撑长度，实时观测监测数据。

　　(5)施工中注意控制上下台阶间间距，以保证掌子面稳定。

　　(6)锁脚锚杆对控制地表沉降十分有效，施工中打设锁脚锚杆应及时，与格栅钢架及型钢连接应牢靠。

　　(7)施工过程中对隧道前土体进行超前预测，以便提前采取预防措施，避免险情发生。

　　7 结语

　　高米店南站1、2号风道在大兴线后期属于控制性结构工程，因其平顶直墙结构跨度较大，且覆土较浅，下穿重要市政道路及多条重要管线，施工风险较大，采用中洞法施工，结合多项辅助施工措施，有效的控制了地表及管线沉降，施工风险可控，顺利完成了土建结构，为类似工程可提供一定指导作用。

　　参考文献：

　　[1]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，2006.

　　[2]王梦恕.地下工程浅埋暗挖法技术通论[M].合肥:安徽教育出版社,2004.

　　[3]关宝树.隧道工程施工要点集[M]. 北京:人民交通出版社,2003.