中洞法施工技术在地铁空间开挖中的应用

唐朝忠 吴余海

（1.中铁二局第一工程有限公司，贵州贵阳 550002;2.北京新奥集团有限公司，北京 100016）

中洞法施工技术在地铁空间开挖中的应用

唐朝忠1吴余海2

（1.中铁二局第一工程有限公司，贵州贵阳 550002;2.北京新奥集团有限公司，北京 100016）

以北京地铁双连拱隧道中洞法施工为依托，详细介绍了中洞法施工技术特点及关键技术、施工方法及相应重点控制点，同时对监控量测的质量控制要点进行重点阐述，为类似工程施工积累了经验。

浅埋暗挖，中洞法，地铁，施工方法，监控量测

1 工程概况

1.1 工程特点

北京地铁大兴线起点—新宫站区间站后折返线结构位于槐房西路下，临时站后渡线段设计长度94.785 m。其场区有综合管线:南北方向有4道，东西方向3道。设计采用不等跨双连拱两种断面隧道结构（见图1），开挖跨度为18.85 m，开挖高度为9.874m，小洞衬砌后净跨度为5.45 m，大洞衬砌后净跨度为10.85 m，中墙厚度为0.8 m，经专家多次论证，采用中洞法施工。

图1 不等跨双连拱结构设计断面图

1.2 工程地质及水文地质

连拱隧道段的围岩自上而下有:素填土、粉质粘土、粉砂、中砂、卵石和粉质粘土层。隧道拱顶覆盖层厚度为13.5 m～14.6 m，其中大洞拱部位于中砂层、边墙为卵石层，小洞拱顶及边墙均位于卵石层中。连拱隧道段地下潜水位高程为14.0 m，仅距隧道仰拱底0.8 m，必须做降水处理。

2 工法特点及关键技术

2.1 工法特点

1）本质上讲是变大跨为小跨，步步封闭，达到严格控制沉降量（一般在30 mm内）的目的。用CRD法、台阶法或其他方法实现中洞较大跨度开挖，先在中洞内形成中跨结构，提前形成较强的封闭刚性支撑，横向影响范围小。因中柱二衬刚性支护阻隔，在侧洞开挖时已减少了“群洞效应”。2）中洞内结构的形成过程，是一个不断破除临时支护体系的过程，临时支护的架立和破除是联拱隧道结构受力转换安全的关键影响因素，如不注意力的转换，会造成地表较大沉降，还可能导致结构开裂。3）施工中必须严格中洞法的施工顺序，作好初期支护、开挖、衬砌，确保工程质量。

2.2 中洞法关键技术

1）为减少沉降叠加，在CRD工法的每个步序开挖中，超前大管棚支护、超前小导管注浆加固地层是一项十分重要的关键技术，同时及时、反复对初支背后进行回填注浆，是减少沉降的关键。2）中洞起拱衬砌预留防水接头的质量，是联拱隧道防水体系的关键。3）根据现场的监控量测技术，反映结构受力体系转换及对地层及隧道结构的影响，动态修正施工支护参数，确保施工安全。

3 具体施工方法

3.1 施工步序

不等跨双连拱结构按照“先小洞、后大洞，先仰拱、后拱墙”的施工顺序，如图2所示。采用CRD工法施工大小洞，开挖作业按照“小分块、短台阶、强支护、多循环、快封闭、勤量测”的十八字原则。

图2 不等跨双连拱结构设计断面开挖步序图

第一步，施工小导管超前支护，注浆加固拱部、边墙及掌子面地层;台阶法留核心土环形开挖（1），（1）'部土体，施作初期支护及中隔壁。第二步，待（1），（1）'部土体累计开挖到6 m长度时，施工掌子面注浆小导管，注浆加固掌子面地层;台阶法开挖（2），（2）'部土体，施作初期支护及中隔壁。第三步，待（2），（2）'部土体累计开挖到6 m长度时，施工（3）部拱部、边墙及掌子面注浆小导管，注浆加固地层;台阶法开挖（3）部土体，施作初期支护及中隔壁。第四步，待（3）部土体累计开挖到6 m长度时，施工（4）部掌子面注浆小导管，注浆加固地层;台阶法开挖（4）部土体，施作初期支护及中隔壁。第五步，待（4）部土体开挖完毕后，依次拆除小洞中隔壁临时支护结构，分段施作小洞（5）部防水和二衬结构。第六步，按小洞Ⅰ部的施工顺序依次施工（6）部防水和二衬结构，待二衬结构封闭成环12 m后进行二衬背后补偿性注浆。第七步，待小洞二衬结构施工成环后，施作大洞（7）部超前支护小导管，注浆加固拱部及掌子面土层，按台阶法开挖大洞（7）部土体。第八步，待大洞（7）部土体累计开挖6 m后，施作（8）部掌子面超前小导管，按台阶法开挖（8）部土体。第九步，待大洞（8）部土体开挖完毕，临时初期支护结构全部封闭成环后，依次按6 m分段拆除断面内临时支护结构，施作大洞（9）部防水和二衬结构。第十步，按大洞（6）部的施工顺序依次施工（4）部防水和二衬结构，待二衬结构封闭成环12 m后进行二衬背后补偿性注浆。

3.2 超前或初期支护施工

1）超前支护:拱部150°打设一排φ108×10 mm大管棚，大管棚长40 m，环向间距300 mm;边墙及大管棚间隙内采用φ32自进式中空注浆锚管超前支护并预注浆加固地层，锚管采用长2.5 m，壁厚4.5 mm，环向间距300 mm，纵向步距0.5 m一环，外插角15°。2）初期支护:径向系统锚杆，为增长二衬施工临时仰拱及中隔壁分段拆除长度，结合地质情况，沿拱墙范围采用φ32中空注浆锚管对初支结构进行加强，壁厚4.5 mm，锚管采用长4.50 m，环向间距0.5 m、纵向步距0.5 m梅花形布设;C25早强网喷混凝土+钢筋格栅，格栅间距0.5 m;临时仰拱及中隔壁采用工28b型钢，间距及喷射混凝土厚度与初期支护结构相同。3）掌子面:全断面注浆，防止掌子面土体坍塌，结合掌子面地层情况，采用φ32自进式中空注浆锚管，壁厚4.5 mm，按@500 mm梅花形布设，锚管长L=4.5 m，纵向步距3 m，搭接长度1.5 m。

3.3 防水施工

中隔墙顶为一个“V”形汇水区域，大洞一侧为施工缝接头，防水板先后不同期施作的保护，还有中隔墙不对称受力转换易使结构开裂、渗漏等系列问题贯穿于施工，其成败关系结构使用功能。

1）在V形槽下先铺设1.5 mm的石棉板和1 mm的钢板，宽1 000 mm，以保护破除小洞支护和电焊切断钢筋时对防水板的损伤。2）在铺设小洞顶防水板预留大洞拱部防水板搭接长度，在防水板下铺纵向盲沟。3）灌注小洞二衬时在中墙内预埋φ80 mm钢管，钢管间距6 m～8 m。如图3所示V形汇水区域措施图（一）。4）在施工大、小洞的拱部初期支护时，其拱脚的连接板和小洞上预埋的连接板连接。5）在铺设大洞的防水板时将小洞的临时支护破除，将1.5 mm的石棉板和1 mm的钢板上弯，形成V形槽，然后将小洞预留长度的防水板和大洞的防水板搭接，最后铺设V形槽下的纵向盲沟，并和中墙预埋钢管连通，钢管和排水沟相接。如图4所示为V形汇水区域措施图（二）。

图3 V形汇水区域处理措施图（一）

图4 V形汇水区域处理措施图（二）

3.4 衬砌施工

3.4.1 仰拱施工

仰拱浇筑采用人工找平配合定制曲面模板，在施工时测量人员先定出二衬轨顶面线和隧道中线，模板在仰拱下口位置用φ22钢筋定位，模板上口用过河横撑进行支撑连接，在边墙位置再用顶托进行加固。

3.4.2 边墙及顶拱施工

拱部模板采用定制的小模板。钢模板长1 500mm，宽300mm，厚75 mm，面部钢板厚5 mm。模板加固采用型钢支架，按照拱圈弧度加工预制成型，每榀间距与支架纵向步距相同。

拱圈模板支架同样采用碗扣式脚手架进行支立。在中层板上铺设10 cm×10 cm的方木作为底座垫木，间距和立杆相等，将立杆底座立于方木上。设置调整螺杆用以调整高差。脚手架的横杆安装要顺直和平齐，每个扣件均需扣紧。模板安装完成后，测量组对衬砌模板两边标高及模板中心标高予以复检，小洞模板支架断面示意图见图5。

图5 小洞模板支架断面示意图（大洞参照执行）

4 监控量测

4.1 开挖支护时监测项目

在实际施工过程中，地下管线沉降监测，因该段地下管线主要是自来水管、煤气管道及电力电缆，埋深均在2 m左右，无法在管道上做点，所以管线监测与地面沉降接合在一起，加大监测频率。地面沉降与附近建筑物沉降共设一组，力争在施工过程中将地表沉降控制在5 mm～10 mm以内，以保证各市政管线的安全。地下各相邻已完工结构沉降观测及有无裂缝观测，力争在施工过程中，将已完工结构沉降控制在±3 mm以内，且这±3 mm为测量误差，实际做到0沉降，无裂缝。

4.2 结构二衬施工监测

初支拆除监控量测，主要是监测应力转换过程及应力关系，断面内埋设的监控量测点位置所监测的数据必须能够及时、直观反映不等跨双连结构变形状况，根据变形速率揭示该结构的安全状况。

4.3 监测数据处理

4.3.1 开挖支护时监测数据处理

各类监测数据，每天收集整理。当位移变化大于1 mm/d时，围岩在急剧变形，需加强观测，若速率长期不下降，则需加强支护;当位移变化在0.2 mm/d～1 mm/d时，情况很正常，围岩正向稳定方向发展;当位移变化小于0.2 mm/d时，围岩已基本达到稳定。对于出现异常情况，要及时复测，以确认数据的真实性，然后再上报，重新制定下步的施工计划及各种安排。

4.3.2 结构二衬施工监测数据处理

监控测量数据当天观测当天整理，并绘制拱顶沉降及净空收敛监测累计变化曲线图，以便推测变化走向，支撑拆除起一周内拱部沉降、净空收敛变形速率在3 mm范围内，则可判定初支结构稳定，如超出这一值，需采取措施进行加强与缩小拆除长度，以保证施工过程中的安全。

5 结语

随着地下空间的开发利用，地铁作为缓解城市交通的主要手段，必将蓬勃发展。中洞法作为地铁施工的主要方法之一，符合技术先进、安全适用、确保质量的要求，应用前景将十分广泛，为以后类似工程施工提供了借鉴。

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

［2］孙文杰.施工现场环境控制规程［M］.北京：中国建筑工业出版社，2005.

［3］孔恒.城市地下工程浅埋暗挖地层加固理论与实践［M］.北京：中国建筑工业出版社，2009.

［4］李储军.重庆地铁浅埋暗挖车站接口处理技术［J］.山西建筑，2011，37（6）：168-169.

On application of center drift construction technique in subway space excavation

TANG Zhao-zhong1WU Yu-hai2

（1.No.1 Engineering Co.，Ltd of China Railway Second Bureau，Guiyang 550002，China; 2.Xin’ao Group Co.，Ltd in Beijing，Beijing 100016，China）

Based on the center driftmethod at double-arch tunnel at Beijing subway，the study introduces the features and key technique，the constructionmethods，and respectivemain controlled points of the center driftmethod construction，and illustrates the quality control points for the supervision and measurement，so as to accumulate experience for similar construction.

shallow buried and covered excavation，center driftmethod，subway，construction method，inspection and measurement

文章编号：1009-6825（2012）19-0181-03

U455.4

A

2012-05-03

唐朝忠（1966-），男，高级工程师

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.19.047

1009-6825（2012）19-0177-03

DOI：10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.19.147