大断面爬坡段暗挖通道施工技术.doc

1、大断面爬坡段暗挖通道施工技术摘要：北京地铁 14 号线大望路站的换乘通道爬坡段为拱顶直墙结构，断面尺寸为 12.36m12.226m，在水平距离 16.8m 内爬坡 9.7m，爬坡角度为 30，是目前北京地铁项目中断面最大、角度最大的爬坡通道，安全风险极大。在施工中采用三层双侧壁导坑法，采取了合理有效的施工技术和安全质量控制措施，安全、快速完成了通道施工，取得了较好的效果,对类似工程具有很好借鉴意义。 关键词：换乘通道 爬坡 大断面 施工技术 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 工程概况 北京地铁大望路站为地铁 14 号线与既有地铁 1 号线及规划地铁 R1线的换乘车站。14 号

2、线车站与 1 号线车站呈“L”型换乘，通道净宽10m，净高 6.19.4m，拱顶覆土厚度为 3.8m-13.3m，通道长 250.7m，由于通道较长，在换乘通道中部设置通风竖井，同时作为紧急疏散口使用。爬坡段位于紧急疏散口以西，与既有地铁 1 号线大望路站平行，为拱顶直墙结构，开挖断面尺寸为 12.36m12.226m，爬坡角度为 30。换乘通道平面位置如图 1 所示。 图 1 换乘通道及爬坡段平面图 1.1 工程地质概况 换乘通道地层自上而下依次为：人工填土层： 分为粉土填土层、杂填土层。第四纪全新世冲洪积层： 分为粉土层，粉质粘土层，粉质粘土层，粉细砂层，中粗砂层。第四纪晚更新世冲洪积层：

3、分为圆砾卵石层、中粗砂层；粉质粘土层，粉土层，细中砂层；圆砾卵石层，中粗砂层，粉细砂层，粉土层，粉质粘土层。 1.2 水文地质概况 大望路站换乘通道存在三层地下水，分别为上层滞水、潜水和承压水。 上层滞水：水位埋深为 1.906.75m。该层地下水分布呈无规律性，呈局部分布。潜水：水位埋深 14.3015.15m，主要接受大气降水、管沟渗漏补给为主。承压水：水头埋深为 17.2520.76m，水头高度约46m，该层地下水分布连续。换乘通道工程地质及水文地质如图 2 所示。图 2 大望路站换乘通道地质剖面图 上坡段通道工程重难点分析及对策 工程重难点：首先是地质复杂，尤其是拱顶所处粉土、粉细砂层

4、中，洞身处于卵石层、中粗砂层中，粘结力差，加上地下水丰富，开挖过程中易坍方，造成地面塌陷，影响交通和建筑物的安全。其次管线多，尤其是污水管、雨水管、上水管等共 6 条，一旦隧道开挖沉降过大造成管线渗漏，会造成结构坍塌，引起灾难性后果。第三是通道跨度大，开挖断面大，坡度大，人员自下而上开挖时站立困难，拱架倾斜架立，施工难度大，操作困难；受力转换复杂，需要选用合理的工法，确保结构的安全。 采取对策：由于开挖跨度大，可考虑 CRD 法和双侧壁法，进行开挖。但采用 CRD 法，每个导洞的断面开挖高度依然达到 5m，为边墙土体稳定，需分台阶开挖；另外开挖宽度达 6m 多风险大，对控制沉降不利。经过必选，

5、采用 3 层双侧壁 9 步开挖工法，分步进行开挖支护。为应对不良地质条件和管线安全，对掌子面前方土体进行全断面深孔注浆加固，拱顶超前支护采用大管棚+小导管+注浆超前支护体系，初期支护为格栅钢架+喷射砼+钢筋网+锁脚锚管的支护形式。对拱顶上方的管线提前改移或处理，确保管线安全。提前打设降水井进行降水，保证开挖过程中的安全。施工中加强对管线和地面及周边建筑的安全监测工作，以信息化指导施工。 爬坡段施工技术 3.1 爬坡段通道主要施工参数 爬坡段用三层双侧壁导坑法分 9 个小导洞施工，开挖竖直断面尺寸为 12.36m12.522m，初支内净空尺寸为 11.66m11.418m，详见图 3、图 4；钢

6、格栅间距为 500mm，连接筋为 221000m，格栅内外双层交错布置，钢筋网为 6.5150150mm，格栅内外双层布置，搭接一个网格；混凝土为 C20 喷射混凝土，初支结构厚度拱顶、边墙及仰拱均为 350mm，临时仰拱、中隔壁为 300mm；超前支护：采用超前管棚+超前超前小导管预注浆支护，管棚采用 127，小导管选用 32 钢焊管，环向间距300mm。注浆浆液根据地层情况选用改性水玻璃或水泥水玻璃浆液，浆液配比应由现场试验确定，并根据围岩条件控制好注浆压力（注浆压力0.40.6MPa） ，要求加固体直径不小于 0.5m。 图 3 爬坡段结构坡面图 图 4 爬坡段断面图及开挖步序图 3.2

7、 爬坡段主要施工技术 爬坡段在水平距离 16.8m 内爬高 9.7m，角度为 30，每榀挑高28cm，采用三层双侧壁导坑法分 9 个小导洞施工，上坡人员操作困难，施工风险极大。本文中对于开挖、立架、喷混等施工的常规做法不在赘述，重点对区别于常规做法的部分进行阐述。 3.2.1 爬坡段施工工艺 首先注浆加固地层，施做大管棚和超前小导管。先后进行 1、2 号洞室的开挖，施做初期支护及注浆导管，并根据情况是否喷射混凝土封闭掌子面，注意 1、2 号洞室错开距离不小于 10m。然后开挖 3、4 号洞室，施做初期支护及注浆导管。以此类推，分别开挖 59 部，注意纵向错开间距不小于 10m，防止出现群洞效应

8、造成沉降过大。全部开挖完成后，最后分四段间隔跳衬施工斜坡段衬砌混凝土，分底板、边墙、拱顶三部分施做完成衬砌作业。施工步序见图 4 所示. 3.2.2 超前加固 换乘通道爬坡段断面多处于粉细砂、中粗砂及中密的卵石圆砾层中，且爬坡段开挖采用由下至上的开挖方式，开挖风险较大，为保证掌子面的稳定，对掌子面进行全断面深孔注浆，注浆孔 600600mm，梅花形布置，注浆加固后土体强度不小于 0.4MPa。深孔注浆施工前，在隧道内设置 6m 的注浆试验段，根据注浆效果调整施工参数，以保证注浆最优效果。在通道爬坡段拱部 180范围内，从起坡点斜向上方打设超前大管棚至坡顶，管棚斜长为 20m。大管棚采用非开挖铺

9、管技术一次施作，管棚倾角由设备误差确定，管棚选用127 的热轧钢管，壁厚 8mm，间距350mm，钢管内灌注水泥砂浆。拱部设置管棚段，在大管棚间隔内打设超前小导管，每榀单排，导管为32 钢焊管，长 2m，环向间距350mm。注浆浆液采用水泥水玻璃双液浆，具体配比根据现场试验确定。 3.2.2 初期支护施工 图 4 中 1、2 部洞室上台阶开挖至爬坡段端头临时封端后再进行下台阶施工，核心土留置长度为 35m；开挖为斜向上开挖，开挖过程中架设工人操作平台以便施工，另外利用白铁皮做成 650mm 宽活动滑槽，开挖时，土体通过滑槽向下滑落至平直段再向外倒运；为保持格栅拱脚稳定性，采取拱脚垫木板并及时施

10、打注浆导管，以减小沉降；爬坡段连接筋加工为“Z”字形，施工过程中严格控制焊接质量。因为上坡开挖，污浊空气向上掌子面方向聚集，再加上喷射混凝土水化热高致使导洞内温度过高，所以必须加强通风，确保洞内空气质量。施工平台外侧设置临时的牢固护栏，确保工人施工安全。 3.2.3 回填注浆 为了减少地面沉降，保证管线和周边建筑物的安全，应及时对初期支护背后进行回填注浆。在拱顶和拱脚预埋设注浆管，及时对初支背后空隙进行注浆填充。小导洞的回填注浆跟进掌子面后方 2m，并在后续施工中进行多次补充注浆。单孔结束标准是注浆压力逐渐增大，注浆量逐渐减少，当注浆压力达到 0.5MPa 后持荷 3min，即可结束注浆；所有注浆孔都按标准注浆结束，隧道内应无明显的漏水点。