地铁暗挖隧道下穿城市主干路施工技术

摘要：北京地铁十号线双井站暗挖段结构跨度大，工序受力转换多，该工程下穿城市主干路广渠路，广渠路交通流量大，下方管线密集，部分存在渗漏水，暗挖地层水文地质复杂，采取何种方案和措施，保障施工安全及周边环境稳定显得尤为重要。工程施工中采取化大断面为小断面，化大跨度为较小跨度的中导洞+侧壁导坑法施工，通过进行大管棚支护、超前小导管注浆、开口上挑反掏、全断面导管注浆堵水、二衬分部拆倒撑、规范化初支施工参数、合理的工序组织等技术及管理措施，取得了良好的效果。

关键词：地铁暗挖; 下穿城市主干路; 施工技术

中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：

1 前言

近年来，随着城市建设速度的加快，地面建筑日益密集，市政管网分布复杂，地面交通量越来越大，为避免更大的拆迁量、减小施工对周边环境、社会交通的影响，在轨道交通建设的方案选择中，地铁隧道过路结构较多地采用暗挖法施工。同时，受地铁结构埋深较浅、地质条件复杂、路面建（构）筑物及管线分布多、交通流量大等客观条件的影响，暗挖隧道施工难度逐步加大，如何控制沉降量，确保周边环境安全、保障城市道路顺利通行显得尤为重要。

本文对北京地铁十号线双井站暗挖下穿城市主干路(广渠路)施工技术进行了总结。

2 工程概况

双井站位于东三环双井桥东侧、东三环与广渠路交叉路口处，呈南北走向。车站主体全长181m，其中暗挖段长61.2m，位于车站中部，覆土厚度14m，如图1所示。

暗挖段为单层双连拱复合衬砌结构，采用中导洞+侧壁导坑法施工，最大开挖宽度20m，最大开挖高度9.64m。

工程地质情况：拱部主要为中粗砂④4、圆砾⑤层；洞身（侧墙）主要穿越圆砾⑤层、中粗砂⑤1层、粉质粘土⑥层、粉土⑥2层；结构仰拱（底板）位于⑥2粉土层中。

水文地质情况：上层滞水分布不均、水位高低变化很大；潜水分布于粉细砂层⑤2层、中粗砂⑤1层、圆砾⑤层；承压水分布于卵石圆砾⑦层、中粗砂⑦1层及粉细砂⑦2层。车站暗挖段主要受潜水层影响，施工前采取管井降水的措施。

图1 车站暗挖段与道路关系平面图

2工程重难点分析

双井站暗挖段地处繁忙路口下。东西向为广渠路，现状道路为双向两车道，是该地区东西向的交通主干道；南北向东三环是北京的快速主干道。各方向车流量较大，早晚高峰期车量拥堵。

路面下方管线密集，且年久失修，大部分雨污水管线都存在不同程度的渗漏，带压管线，如自来水管、燃气管线均为市政主管路，另外， 5600×3000mm 热力管沟距离暗挖初支结构1.5m,施工保护难度大。

工程水文地质复杂，结构拱部基本位于砂卵石地层与砂层中，地质条件很差，结构中下部存在残留水，带水作业极易坍塌。

暗挖结构跨度大，初支外皮宽度近20m，工序、工法、受力转换多，围岩多次扰动，施工风险大。

隧道作业环境差，施工难度大，特别是初支扣拱处格栅连接操作空间小，质量难以保障，左上洞、右上洞导洞断面小，开挖核心土留置困难，安全风险大。

3 关键施工技术

3.1大管棚支护

为了保障广渠路原有构筑物、管线正常使用和下部导洞开挖安全，严格控制沉降量，工程中采用了Φ159超前长管棚进行强支护。管棚孔口位置在拱部开挖轮廓线外200mm处，管棚环向中心距500mm，由两跨拱部最高点向两侧墙60°范围布设；单根长度61m，外插角为1°左右。管棚由主体南基坑北端一次打入完成，采用“有线仪器导向，一次性跟管钻进，遇障碍夯管配合”的工法施工。管棚用钢管壁厚8 mm，管内压注水泥砂浆，水泥浆水灰比0.6:1～1:1，注浆压力为0.6～1.5MPa。钻孔工艺流程：人员设备进场 工作平台搭设 设备组装调试 管位复测 开孔并安设孔口管 钻机定位（方位、仰角） 钻具组装及导向系统连接 钻具进孔、安装密封装置 冲洗液循环 钻进 导向仪监测钻进轨迹 调整钻进方向（纠偏） 回次加尺 终孔。当遇到地层大漂石，跟管钻孔无法达到设计要求时，采取后期夯管处理的方案。夯管工艺流程：安装导轨及台架分节夯管排渣探测孔位接长钢管继续夯进（过程中纠编）至设计长度。管棚注浆工艺流程：浆液搅拌 储浆池 注浆泵 注浆管 注浆接头 棚管 钻头出水口 管外环状间隙 回水阀门出浆 关闭回水阀门 增压 保压 注浆终止。

3.2超前小导管注浆

拱部管棚间实施Ф32超前小导管，@=300mm，L=2000mm，注浆加固地层。注浆浆液选用水泥-水玻璃双液浆，配合比为水泥浆∶水玻璃浆液=1∶1，注浆初压 0.3 MPa，终压 0.5 MPa。如图3、图4所示。

图3 小导管加工示意图

图4 小导管打设角度示意图

3.3开口进洞施工技术

按照隧道各导洞施工顺序破除轮廓线范围内的围护桩混凝土。围护桩混凝土采用人工风镐破除时，桩体主筋预留，伸入导洞初支范围，与之形成整体结构。

在导洞拱顶位置，比设计初期支护拱顶高30cm埋设两排4根Ф32钢筋，与桩主筋、暗挖初支钢格栅连成一体，形成沿开挖轮廓线的暗梁护顶。

必要时采取进洞反掏方案。双井站主体施工竖井内明挖结构存在1.8m高暗梁，使暗挖段上部各导洞均无法正常开口，开口进洞采取上挑反掏施工方案，即上部导洞拱顶在进洞3.5m范围内以26.657°逐步提高，待进洞10m左右，再由反向将此3.5m范围初支拱顶，逐榀反掏、达到设计断面。如图3所示。

图5暗挖初支施工上挑反掏方案示意图

3.4下导洞带水作业施工技术

针对结构中下部各导洞带水作业的情况，采取在侧墙钢格栅上增加连接板和注锁脚锚管，降低每次开挖高度，加快施工进度，缩短初支闭合周期。

对外侧导洞进行全断面导管注浆加固堵水。导管采用Ф32钢管，L=2000mm，纵向间距由1m，按图3加工，布设间距外轮廓线范围内同初支拱顶，掌子面原则上按600*600mm梅花型布设，根据止水效果适量加密。浆液选用水泥-水玻璃双液浆，配合比1∶1，注浆效果以开挖时没有产生坍塌或大的变形为效果明显，否则进行配合比调整。

3.5开挖、初支参数的优化与规范化施工

遵循“注浆一段，开挖一段，封闭一段”的施工原则。做好土方开挖、格栅安装、初支混凝土喷射工序的协调配合，减少工序交叉时间，使开挖后及时封闭成环。

在开挖中，为减小变形叠加效应，根据施工步序，各导洞开挖依次错开 1～1.5D（D 为导洞开挖洞跨），核心土长度保留1.5-2 m；同时严格控制开挖步距，控制超挖和欠挖。

严格控制格栅安装质量，当节点无法实现有效栓接时，采用帮条焊形式连接，帮条焊连接筋焊缝长度达到10d以上。对于初支扣拱处格栅节点连接，视现场条件单一或组合选择螺栓连接、钢筋搭接、角钢与钢板焊接等几种形式，保障连接质量。

做好锁脚锚管的安设，锚管打设时尽量减少对地层的扰动，安装好的锚管必须与格栅拱脚焊接牢固。同时为防止拱脚下沉，设置垫板作为钢架基础。

初支封闭成环后，及时进行背后注浆，严格控制注浆压力，必要时进行多次补浆。一般上层导洞初支封闭成环4-6m后，进行背后回填注浆，浆液采用1:1水泥砂浆，终压0.3Mpa。在中下导洞施工一定进尺后，对上导洞初支背后再进行补充注浆。

3.6二衬分部拆撑、倒撑技术

为保证施工安全，二衬结构分仓跳段施工。充分利用隧道顶部空间约束效应，发挥板体承载能力，维持隧道初支的整体稳定，保证二次衬砌顺利进行，以完成结构体系转换，分段长度按不大于隧道宽度（这里指中洞或侧洞的宽度）考虑，本工程最大分仓 6 m，最小分仓 4 m。拆除过程中随时监测拱顶和地表变形，发现问题及时加强支护。

与竖向临时支撑连接部位的顶板、底板施工时需实施倒撑、拆撑。 在分段长度内，破除底板或顶板 1 m高度内的支撑间的喷射混凝土，隔2榀切断临时支撑（下断口略低于初衬面 5～10 cm），铺设下方防水层；恢复工字钢支撑，支撑下端与防水层接触面设 2cm 厚 300mm×300mm钢板，保护防水层兼作止水钢板；切断相邻初支（不再恢复），施作剩余防水层。

4 辅助施工措施

4.1地面交通辅助措施

道路上方行驶车辆对地下在施隧道的影响主要包括车辆自重荷载作用及快速行驶时产生的冲击荷载作用。施工期间提前设置警示标，有效疏导减少车流量、并限定行使速度；在隧道埋深的 45°影响线范围内的道路上方铺设 2 cm 厚钢板，减少集中荷载。对渗漏水严重的管线管道，提前施做防渗处理，减轻地层含水率。

4.2强调信息化施工

为准确掌握施工对地层及周边环境的影响，了解其变化的态势，以便利用监控信息的反馈分析，更好的预测系统的变化趋势，及时指导施工，必要时修改设计，确保工期和施工安全，本工程开展了针对性的监测工作。

主要包括：地表沉降监测、地下管线沉降监测、隧道拱顶下沉、净空收敛、支护结构变形、支护内力等。监测工作严格按照规范要求布设监测点及断面，按要求频率进行日常监测工作，对监测信息及时分析整理，指导施工。

5施工技术要点

5.1提前对建（构）筑物、地下管线进行实地调查，如实掌握既有建（构）筑物、地下管线与暗挖隧道平立面位置关系、结构形式、建成年代、现有状态等信息，及时将掌握的信息反馈给设计，以便采取恰当的保护措施，如：管线内部防渗处理、超前地层注浆加固等。

5.2施工前，进行必要的方案优化与调整。尽可能的选用“化大断面为小断面，化大跨度为较小跨度”的方案，分部分块初支开挖、分段拆撑施做防水及二衬，以便及时形成封闭结构，有效降低施工风险。

5.3合理布置降水井，严格控制出水量，加强水质监测，特别是含砂率的监测与控制，做好洞内开挖过程中残留水的围挡引排，以减小地层变形。

5.4施工中严格遵循并落实"管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测"的原则。

做好土质超前探测、严格超前注浆、控制开挖进尺、及时封闭结构、实施监控量测，注意通过采取正确的技术及管理措施，来有效控制沉降和变形，切实保证施工自身安全及周边环境安全。

5.5把防止暗挖隧道拱部坍塌的重点，放在保障超前导管注浆效果上。对于不同土质地层的注浆，必须严格进行现场注浆效果配比试验， 通过试验数据，确定当前土质下的最佳配合比和注浆压力。

同时重视初支背后回填注浆工作，特别是暗挖车站施工，导洞多、受力转换多，地层反复扰动，初支背后保待密实，对控制地层沉降及保障地下管线安全显得尤其重要，必须进行多次反复补充注浆。

参考文献：

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