北京地铁在国内首次实施单拱大跨双侧洞法浅埋暗挖
摘要: 技术创新 突破地铁施工传统理念 北京地铁在国内首次实施单拱大跨双侧洞法浅埋暗挖 国内利用浅埋暗挖法修建大跨度地铁站，目前一般采用的方法有：中洞法、侧洞法和洞柱法，其结构形式多为三拱两柱。现历经实 ...
国内利用浅埋暗挖法修建大跨度地铁站，目前一般采用的方法有：中洞法、侧洞法和洞柱法，其结构形式多为三拱两柱。现历经实践的考验发现，这种传统的修建方法，由于其初次结构型式由三个拱形结构交合构成，在运行中发现其汇交部位的防水问题愈来愈成为影响正常运营的关键问题。北京地铁五号线０８标张自忠路站，首次在国内成功开发并实施了单拱大跨双侧洞法浅埋暗挖地铁车站，并形成了一整套关键技术，开拓、丰富了采用浅埋暗挖法修建地铁车站或大断面隧道的应用领域。浅埋暗挖段单层车站采用单拱两柱的结构型式，结构断面设计外缘为单一弧形，线形流畅，避免了以往三连拱结构Ｖ形三角汇水区防水施工难度大的问题。从实践上突破了侧洞法施工的传统理念。 北京地铁五号线０８标张自忠路站位于平安大街与东四北大街相交的十字路口，东四北大街现状道路东侧，呈南北走向。记者看到道路来来往往的车辆很多，交通十分繁忙。沿街的周围是一些店铺，在东四北大街东西两侧有低矮的小平房。东四九条小学就在路口的东南角，东北角是人民日报的宿舍，西北角是段祺瑞府，段祺瑞府是北京市文物保护单位。 据北京市政公司第三工程处张自忠路车站项目部总工程师魏玉明介绍：张自忠路站是地下岛式站台车站，车站总长１７９．８米。车站主体外机构轮廓纵向剖面呈凹字形，平安大街南北两端为三层明挖结构，中间过平安大街为单层暗挖结构。其中两端为明挖法施工，中间横跨平安大街６８．６米长度采用浅埋暗挖侧洞法施工。暗挖车站为单拱结构，开挖跨度２８．３６米，开挖高度１０．６４米，高跨比为０．４５；覆土厚度１１．５米，覆跨比为０．４６米，为超浅埋隧道；施工中针对超浅埋、地下管线密布、拱顶含水粉细砂层等复杂环境条件。０８标张自忠路站西北出入口自行车站主体向西穿过东四北大街，在段祺瑞府东南角穿出地面，其间下穿段祺瑞府东南房屋，出入口拱顶距房屋基础仅仅３．４米。 张自忠路地铁车站结构的初支采用单一平滑顺畅的流线型，并采用双侧洞法暗挖施工，成功实现了复杂环境条件下双侧洞法地铁车站地表沉降值不大于４５毫米的控制目标。本工程浅埋暗挖段单层车站、为侧洞法施工，在北京地区尚属首例，车站结构断面设计外缘为单拱大跨的流畅弧线形，内为三心圆组合成的三拱二柱结构。暗挖法施工的单层车站，穿越平安大街，现况道路下方共有五种类１２条管线，其中电力方沟距暗挖初衬的最小距离为１．０９米，两条直径为１２００毫米，直径为１０００毫米的污水管线，距暗挖段初衬的最小距离为３．０３米且渗漏严重，施工过程中具有较多风险点。浅埋暗挖法的初衬设计共分为１５个导洞依次施作，侧洞由交叉中隔壁形成，共六个导洞，每个导洞均环形开挖留核心土；中洞分上、中、下三个台阶开挖，施工周期长，且初期支护废弃量较大。 总工程师魏玉明告诉记者工程中存在许多的施工难点，如：主体暗挖，涉及众多管线，施工过程中如何保证管线的安全；主体暗挖采用侧洞法施工时施工步序多，造成防水层施作时分块过多，二衬混凝土分仓多次浇筑，造成过多的施工缝，施工中如何保证防水质量是施工的又一重点和难点。隧道初衬１、３、７导洞穿越粉细砂弱土层带，围岩自稳能力差，无法形成承载拱，一旦开发造成土体沉降变形，均会向上传递直至地表，确保施工过程中的围岩稳定，以安全施工为目标，采取何种切实可行的方法加固围岩，改良隧道周边的土的力学性能，也成为本工程的难点之一。 针对超浅埋、单拱两柱、大跨度、工程环境复杂的双侧洞法地铁车站施工存在的关键技术难题，采用理论分析、实验室研究、数值模拟和现场实验等多种手段进行了研究。在基于大量监测数据而建立的浅埋隧道上覆地层结构模型分析，提出了地层预加固系统的作用机理和基本概念。在此基础上构建了一整套大管棚设计和施工方法，为控制地层沉降以及管线差异沉降，尝试应用了注浆管棚施工技术。首次提出并结合工程，全方位实施了地层变化发配控制原理，成功地使双侧洞法地铁车站地表沉降值控制在４５毫米以内。针对车站分１５个导洞施作的特点，在工程中应用地层变位分配控制原理，超前、主动、层层分解沉降控制值，把预测变形、控制变形汇于一体，贯穿于整个暗挖车站施工的全过程。基于数值模拟、理论分析和工程类比等方法，详细地研究了临时支护拆除顺序，确立了合理拆撑长度为８米和导洞间施工错距不小于１５米，针对中洞施工及侧洞二衬施工技术，研究提出了一整套施工力系转换控制技术，确保了地铁车站结构的安全成功实施。 针对张自忠站附属构筑物存在的风险点，为确保施工安全和施工质量，还逐渐形成了一套施工前预测、施工方案优化、施工过程中实时量测和施工后结果评价的三阶段工作机制。充分合理地在工程中应用和开拓了一系列新技术，实现了信息化施工，确保了工程的顺利实施，通过多种研究手段首次在受扰动的含水粉细砂、卵石互层的盾构和浅埋暗挖隧道近距重叠，成功的实施了超前深孔双重管后退式注浆技术。在马头门施工时，采用了无声破碎剂（ＨＳＣＡ）破除围护桩技术，并通过马头门初衬施工、马头门防水施工等工序，总结形成了一整套马头门综合施工技术，确保了马头门开挖时的施工安全和马头门部位的防水质量。 现在，记者看到北京地铁五号线０８标张自忠路站已经开始进行内部的装修，几个技术工人正在进行电梯的安装。 随着城市现代化建设的飞速发展和城市化进程的加快，大城市的地面交通变得越来越拥挤，而人们对出行的要求又越来越高，解决乘车难最有效的途径就是大量修建快速、便捷的轨道交通。目前，北京、上海、天津、南京、广州、深圳等城市正在修建地下铁道及轨道交通，还有不少城市也正准备开工建设，大规模的地铁建设方兴未艾。而地铁车站由于建设规模大且多设置于城市交通繁忙地段的下方，施工中为避免交通和环境影响必将更多的采用暗挖方法施工。张自忠路地铁车站施工成功开创的地铁车站单拱大跨度双侧洞法暗挖施工工法，以及形成的配套施工关键技术，为国内外类似条件的地铁车站建设增加了一个选择，拓展了浅埋暗挖地铁车站和大跨度隧道施工方法，相信该工法以后在北京及国内外其它城市的暗挖地铁车站建设中必将得到广泛的应用。 |
