北京地铁陶然亭站—菜市口站区间渡线区隧道暗挖施工技术

2012-08-24任瑞华

科学之友 2012年1期

任瑞华

（中铁三局四公司，北京 102300）

1 工程概况

北京地铁四号线陶然亭站—菜市口站区间位于菜市口大街下方，全长2×982.7 m，线间距13～15 m，洞顶埋深14.2～16 m。洞身穿越粉质黏土层、粉土层、中粗砂层、粉细砂层，地下水丰富。区间在ZK6+548.8～ZK6+591.6、YK6+244～YK6+556段为渡线区大断面隧道；有单洞单线、单洞双线、单洞大跨隧道等几种形式。隧道采用浅埋暗挖法施工，地表设大口井降水，单洞最大开挖尺寸（宽×高）15.65 m×12.2 m，复合式衬砌结构，初期支护与二次衬砌间设全包防水层。区间隧道结构平面布置见图1。

图1 区间隧道结构平面布置示意图

2 施工方法

陶—菜区间在靠近菜市口站一端设置停车线、渡线，总长为346.1 m。断面形式多次发生变化，断面宽度由7.45 m突变到12.97 m，再渐变到15.53 m，断面高度由7.218 m变到11.91 m，是本区间的施工难点。采用的施工方法：跨度在12 m以下采用CRD工法，跨度在12 m以上采用双侧壁导坑法。

右线停车线大断面分为QYA～QYJ，共10个断面，左线渡线分为QZA～QZJ，共10个断面。

左线渡线从菜市口站由北向南开挖按开挖断面顺序排序，与施工方法对照见图2。

图2 由北向南开挖的对照图

右线停车线从南北两端对向开挖，开挖方法与断面对照见图3。

图3 从南北两端对向开挖的对照图

其中，左端为菜市口站方向，右端为陶然亭站方向。图3中QYJ断面由区间左线从菜市口站方向开挖。

3 不同断面衔接施工方法

本区间渡线及停车线共有10种结构断面隧道，有20处断面形式变化处，从而导致工法频繁转换，施工难度大。

3.1 台阶法向双侧壁导坑法挑高过渡衔接

从菜市口站向南开挖右线至区间里程K6+540.7处为台阶法向双侧壁导坑法过渡，即由右线QYH断面，渡线QYJ断面向QYG双侧壁导坑法大断面过渡施工，拱部抬高3.34 m。

3.1.1 QYH断面、QYJ断面挑高、加宽

由于断面抬高高度大，采用提前6 m抬高过渡，将QYH、QYJ断面由台阶法转换为CRD法。QYH断面过渡方法见图4。

图4 QYH断面过渡方法

图4中，从左侧起依次为每过渡1.5 m的断面结构形式，到达K6+540处后成为图中过渡6 m的形状，其结构左轮廓与QYG大断面初支结构断面相同。QYJ断面过渡方法与QYH断面过渡方法相同。QYH、QYJ断面在开挖过程中均安装临时中隔壁与临时仰拱，转换成CRD法施工。

3.1.2 QYG断面开挖顺序

当QYH断面左侧开挖到衔接里程后继续向前开挖双侧壁导坑的右侧上导坑，进入双侧壁导坑法施工。见图5。

图5 双侧壁导坑法施工

当QYG双侧壁导坑段左上部导坑开挖进入5 m后，再进行左下部导坑开挖。QYJ渡线断面过渡抬高至QYG断面后进行QYG断面右侧导坑开挖，并保证与左侧导坑至少15 m的距离。当QYH/QYJ断面转换后的CRD法第三部洞室开挖至QYG断面中上部后再进行QYG断面中部导坑的施工。

图5首先施工QYG双侧壁左右两侧上下导坑，然后再开挖QYH、QYJ断面CRD法3部洞室，然后再施工双侧壁导坑中间部分。

3.2 双侧壁导坑法向台阶法过渡施工

在里程K6+548.1处左线由QZB向区间左线标准段和渡线QYJ断面过渡，为大断面向小断面过渡。

堵头墙施工：当QZB断面开挖至衔接面时，开始施工堵头墙。堵头墙施工顺序为：

（1）左右两侧上导坑开挖至衔接断面处，停止下导坑的开挖，并保证下导坑与上导坑距离不得小于5 m。然后开始从上至下逐层封闭上导坑开挖面，施作堵头墙，并安装渡线断面和区间标准断面第一榀格栅，在渡线QYJ断面和区间标准断面开挖线内设置临时堵头墙。上导坑封闭完成后再进行下导坑开挖，下导坑开挖至衔接断面处，立即封闭开挖面，并施工堵头墙。注意左右两侧导坑距离不得小于15 m。

（2）中间上导坑开挖至衔接断面处时，从上至下开挖并安装堵头墙工字钢，挂钢筋网并喷射C20混凝土。当开挖至渡线断面和区间标准断面高度时安装渡线及区间标准段格栅，渡线断面与区间左线标准断面开挖线内设置临时堵头墙。

（3）当堵头墙全部施工完毕后开始破除渡线开挖线内临时堵头墙，按照从上至下的施工顺序。先施工上台阶5 m后，再破除渡线开挖线内下部堵头墙，进入渡线台阶法开挖。

（4）渡线全部开挖完毕后，开始破除左线标准断面开挖线内临时堵头墙。按照从上至下的顺序施工，上台阶开挖5 m后，再破除左线开挖线内下部临时堵头墙，进入左线标准段台阶法开挖。

3.3 台阶法向双侧壁导坑法加宽过渡

右线从南向北开挖至K6+271里程处时，由QYA台阶法断面进入停车线QYB断面双侧壁导坑法开挖，此衔接面为由小断面向大断面开挖。图6为左侧边墙外扩4.8 m，拱部抬高0.8 m。

采用提前6 m向左侧扩挖的施工方法。由于断面加宽需设置临时支撑，在过渡过程中即转入双侧壁导坑法，见图7、图8和图9。当施工至衔接面后转入QYB断面CRD法施工。

3.4 CRD法向双侧壁导坑法过渡

图6 向双侧壁导坑法加宽过渡图

图7 QYA断面向QYB断面过渡横断面图

图8 QYA断面与QYB断面原设计平面图

图9 QYA断面向QYB断面过渡平面图

当区间左线从北向南开挖至K6+562.5里程处时，由渡线QZE断面向渡线QZD双侧壁导坑法开挖过渡，断面为由小断面向大断面过渡，左侧外扩0.7 m。采用前1榀格栅先过渡的方法施工。开挖顺序为：

（1）当CRD法断面左上部洞室开挖至衔接里程后，开挖双侧壁导坑法左侧导坑上导洞，并设置双侧壁导坑中间、导坑左半部分临时堵头墙。当CRD法断面右上部洞室开挖至衔接面里程时，开挖双侧壁导坑右侧上部导坑，并设置双侧壁导坑中间导坑右半部分临时堵头墙。

（2）当双侧壁导坑段右侧上导坑开挖15 m后破除双侧壁导坑中间上部临时堵头墙，施工双侧壁导坑中间上部导坑。当上导坑开挖支护5 m后破除中间下部导坑临时堵头墙，施工双侧壁导坑中间下部导坑。

3.5 双侧壁导坑法向双侧壁导坑法过渡

不同结构尺寸的双侧壁导坑法之间过渡主要为：右线的较大断面向较小断面过渡，左线的较小断面向较大断面过渡，双侧壁导坑法过渡断面尺寸变化量不超过80 cm，施工难度不大。施工时在接口断面施工方法不变，只需适当扩挖或缩放结构尺寸至设计要求即可。

4 窄间隙隧道施工

区间停车线及渡线断面结构一般较宽，且线路中线始终为15 m，导致了左右线隧道间隙过窄，主要表现在区间里程K6+525～K6+558处，其中，最窄处为30 cm，因为土体经过二次扰动，稳定性遭到破坏，将影响施工安全。

为保证施工安全，在窄间隙断面处全断面打设超前小导管，导管长度根据现场实际情况进行调整，环向间距30 cm，并注浆加固土体，根据地质条件不同选用不同浆液。中粗砂、粉细砂层注入改性水玻璃浆进行加固，卵石圆砾层注水泥—水玻璃双浆液进行加固。在开挖过后，应及时进行壁后回填注浆，以控制沉降。

5 菜市口站进区间洞门破除施工方法

本区间北端从菜市口车站向南开挖，需要从菜市口车站破除洞门，当菜市口车站施工主体结构时，在区间洞门处沿初支开挖线外扩30 cm预留洞门。当车站主体结构施工完毕后，破除洞门内的车站主体围护桩，沿区间隧道开挖线拱部打设超前小导管，支立区间隧道格栅，采用台阶法施工区间右线标准断面，采用CRD法施工区间左线渡线大断面。

施工时左右线错开破除，当右线破除洞门并开挖15 m后，再进行左线洞门破除。