【摘要】北京地鐵五號(hào)線東四站位于繁華鬧市區(qū),受環(huán)境條件限制,車(chē)站兩端采用明挖法施工,中間采用暗挖法施工。文章側(cè)重討論車(chē)站暗挖段的施工方案的比選和確定,以及采用中洞法的施工步驟。
【關(guān)鍵詞】地鐵車(chē)站 暗挖段施工 施工方案
1 工況概況
1.1 車(chē)站地理位置和周?chē)h(huán)境
地鐵東四站位于朝陽(yáng)門(mén)內(nèi)大街與東四南大街交叉口上,處于繁華的市中心,有多路公交車(chē)經(jīng)過(guò)。車(chē)站主體順東四南大街,呈南北走向,東四南大街規(guī)劃道路紅線寬70 m , 現(xiàn)狀路寬為22 m , 朝內(nèi)大街已改造完,道路紅線寬60 m , 兩方向客流均衡,交通十分繁忙;且遠(yuǎn)期六號(hào)線順朝內(nèi)大街,呈東西走向,在此站換乘。車(chē)站用地范圍內(nèi)地面標(biāo)高為44.40～44.70 m 。
車(chē)站位置地面建筑物及地下管線眾多。朝陽(yáng)門(mén)內(nèi)大街與東四南大街交叉口的東北角為朝內(nèi)菜市場(chǎng),為三層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),設(shè)一層地下室,采用筏板基礎(chǔ),埋深約為6 m ; 西北角為明華燒賣(mài)館,東南角為雅戈?duì)柕壬虡I(yè)店面,西南角為厚珍樓飯莊。施工期間不能對(duì)交通造成影響,且朝內(nèi)菜市場(chǎng)不能拆遷。地下管線計(jì)有上水管、雨污水管、天然氣管和通訊電纜溝等。
圖1 車(chē)站總平面示意圖
1.2 東四站車(chē)站結(jié)構(gòu)形式及規(guī)模
本車(chē)站兩端為明挖段,結(jié)構(gòu)形式為三層三跨框架結(jié)構(gòu);中間為暗挖段,結(jié)構(gòu)形式為單層三拱兩柱結(jié)構(gòu)。車(chē)站有效站臺(tái)中心里程為: K9 + 570 。車(chē)站總長(zhǎng)度197 m , 暗挖段長(zhǎng)為96.80 m , 明挖段長(zhǎng)為100.20 m ?？倢?暗挖段為22.90 m , 明挖段為26.20 m 。暗挖段覆土厚度13 m , 明挖段覆土厚度3.6 m 。站臺(tái)寬度14 m 。明挖框架結(jié)構(gòu)地下一層為站廳層,地下二層為設(shè)備層, 地下三層為站臺(tái)層。車(chē)站設(shè)置東南、東北、西南、西北4 個(gè)出入口和南、北2 個(gè)風(fēng)道。
車(chē)站兩端為現(xiàn)澆鋼筋混凝土地下三層三跨框架結(jié)構(gòu),由側(cè)墻、梁、板、柱等構(gòu)件組成,采用明挖順筑法施工。中間暗挖段采用單層三連拱復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu),初期支護(hù)為鋼筋格柵拱加噴射混凝土結(jié)構(gòu),二次襯砌為模筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)置防水層。
車(chē)站西南、西北兩個(gè)出入口由于橫穿東四南、北大街,路面車(chē)輛繁忙,地下管線密集,為不影響地面交通和避免大量的地下管線改遷,此兩個(gè)出入口穿過(guò)道路地段采用暗挖法施工,其它出入口采用明挖法施工。兩個(gè)風(fēng)道均采用明挖法施工。
1.3 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)
(1) 工程地質(zhì)自上而下依次為:人工填土層(雜填土和粘質(zhì)粉土素填土),厚度2.7～4.4 m ; 粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土,厚1.5～4.5 m ; 粉細(xì)砂層,厚6.5～8.7 m ; 圓礫層4.0～6.5 m ; 粘質(zhì)粉土,厚2.0～4.3 m ; 中粗砂層,厚2.0～3.2 m ; 卵石,厚5.0～13.0 m 。
(2) 水文地質(zhì)自上而下依次為:上層滯水,賦存于填土層和粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土層中,受管道滲漏影響; 潛水,賦存于粉細(xì)砂層、中粗砂層、圓礫層、卵石層中; 承壓水,賦存于中粗砂層、卵石層孔隙中。
(3) 工程地質(zhì)評(píng)價(jià):地面以下15 m 范圍內(nèi)的人工填土、粘性土、粉土、砂土,15 m 以下的粘性土、粉土、砂土、碎石,自穩(wěn)能力較差,易坍塌,開(kāi)挖施工必須有完善的超前支護(hù)。
2 暗挖段車(chē)站結(jié)構(gòu)施工方案的確定
2.1 選擇暗挖段車(chē)站結(jié)構(gòu)施工方案的原則
(1) 施工風(fēng)險(xiǎn)小,能有效地控制沉降,保證周邊建國(guó)內(nèi)外淺埋暗挖車(chē)站的施工經(jīng)驗(yàn),對(duì)中洞法和側(cè)壁導(dǎo)筑物及地下管線的安全; 坑法進(jìn)行比選(見(jiàn)表1) 。
表1 各種施工方法比較
比較了兩種施工方法的優(yōu)缺點(diǎn),考慮東四站的站址環(huán)境,最終決定采用中洞法進(jìn)行本車(chē)站暗挖段的施工。
3 暗挖段車(chē)站結(jié)構(gòu)的施工方法及工藝
3.1 暗挖段車(chē)站結(jié)構(gòu)工程的施工原則
在車(chē)站暗挖段主體結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中,本著如下原則進(jìn)行施工:
(1) 地面場(chǎng)地內(nèi)裝吊存放系統(tǒng)與地下出碴進(jìn)料運(yùn)輸系統(tǒng)配套,開(kāi)挖體系、支護(hù)體系、量測(cè)體系必須緊密結(jié)合。
(2) 施工方法的選擇原則是在確保安全的前提下, 快速、優(yōu)質(zhì)完成土建工程,壓縮工期,盡量降低成本。
(3) 對(duì)不同地層采取不同的支護(hù)措施,優(yōu)化施工順序,保證洞室施工安全,減小地表沉降,最大限度減少對(duì)地表建筑、地下構(gòu)筑物的影響,做到穩(wěn)妥可靠,萬(wàn)無(wú)一失。
(4) 遵循“ 管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的施工原則。
(5) 采取“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線、因地制宜、綜合治理”的結(jié)構(gòu)防水原則,做到不滲不漏。
(6) 施工工序及施工組織嚴(yán)格遵循“ 先加固、后開(kāi)挖”的原則,做到加固一段,開(kāi)挖一段,封閉一段。
3.2 暗挖段車(chē)站結(jié)構(gòu)的施工方法
根據(jù)招標(biāo)文件及設(shè)計(jì)文件,本工程暗挖段主體結(jié)構(gòu)采用中洞法施工,隧道初期支護(hù)采用網(wǎng)、噴、鋼拱架聯(lián)合支護(hù),拱頂范圍內(nèi)采用大管棚間插小導(dǎo)管對(duì)地層注漿預(yù)加固。大管棚選用<108mm 、壁厚8 mm 的熱軋鋼管,長(zhǎng)度18 m , 搭接6 m , 鋼管沿車(chē)站開(kāi)挖輪廓傾角2°～3°設(shè)置,環(huán)向間距500 mm , 鋼管內(nèi)灌注水泥漿; 管棚間插<42 mm 小導(dǎo)管超前預(yù)注漿加固地層,小導(dǎo)管選用壁厚3.5 mm 的熱軋鋼管,長(zhǎng)3.5 m , 搭接1.5 m ; 初期支護(hù)采用雙層掛網(wǎng)噴射混凝土加鋼拱架,縱向間距0.5～0.75 m/榀,兩榀格柵鋼架間設(shè)縱向連接鋼筋; 噴射混凝土為C20 ; 初噴5 cm 后架設(shè)鋼拱架,再分次補(bǔ)噴25 cm 混凝土包裹鋼拱架至設(shè)計(jì)厚度。二次襯砌前,預(yù)留注漿孔補(bǔ)壓水泥漿,使襯砌背后充填密實(shí),二次襯砌采用整體模筑C30 防水鋼筋混凝土,厚55 cm , 混凝土的抗?jié)B指數(shù)不小于S10 。
3.3 暗挖段車(chē)站結(jié)構(gòu)的施工流程(見(jiàn)表2)
在暗挖段具備施工條件后,即進(jìn)行馬頭門(mén)破口,人工開(kāi)挖1 部( 中洞上部) 土體, 然后初噴5 cm 厚混凝土,架格柵鋼架,格柵鋼架縱向間距50～75 cm , 施作鎖腳錨桿,掛網(wǎng)噴射厚25 cm 的C20 混凝土,封閉仰拱。為防止拱腳下沉,拱腳處采用加大拱腳的方法處理。在1 部土體開(kāi)挖3～5 m 后,2 部土體跟進(jìn)施工,施工步驟同1 部。在1 、2 部前進(jìn)3～5 m 后,繼續(xù)開(kāi)挖3 、4 部土體,施作初期支護(hù)及鎖腳錨桿,形成封閉體。在3 、4 部施工3～5 m 后陸續(xù)跟進(jìn)施工5 、6 部。至此,完成一個(gè)循環(huán),中洞開(kāi)挖支護(hù)完成。
中洞初期支護(hù)完成一個(gè)單元(即一個(gè)管棚長(zhǎng)度,開(kāi)挖長(zhǎng)度為12 m) 后,即進(jìn)行二襯結(jié)構(gòu)的施工。在臨時(shí)仰拱上開(kāi)洞,施作中柱與底、頂縱梁;拆除臨時(shí)中隔壁, 施作中洞底板及頂板二襯混凝土,封閉中洞全部二襯結(jié)構(gòu)。待中洞結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70 % 后,進(jìn)行兩側(cè)洞施工,左右對(duì)稱開(kāi)挖7 、8 部,封閉方法與前部相同。在7 、8 部土體開(kāi)挖3～5 m 后,陸續(xù)跟進(jìn)施工9 、10 及11 、12 部。待一個(gè)單元的土體全部開(kāi)挖完成后,即拆除本單元的臨時(shí)仰拱及臨時(shí)中隔壁,施作其余部分結(jié)構(gòu)混凝土。
