北京地铁10号线角门东站出入口浅埋暗挖施工技术

周富宽，覃 烨

(1．北京市轨道交通建设管理有限公司，北京 100034;2．中铁电气化局集团有限公司，北京 100036)

北京地铁10号线角门东站出入口浅埋暗挖施工技术

周富宽1，覃 烨2

(1．北京市轨道交通建设管理有限公司，北京 100034;2．中铁电气化局集团有限公司，北京 100036)

地铁车站出入口通常位于十字路口的四个象限，需跨越城市主干道，穿越复杂的地下管线，施工环境恶劣。本文以北京地铁10号线角门东站2号出入口浅埋暗挖施工为例，对施工中的关键技术问题进行总结，通过采用WSS工法深孔注浆技术确保出入口通道安全穿越含水粉细砂层，采用接口环梁解决南北通道与东西通道的垂直转化问题，应用拆除机器人代替人工进行回填混凝土的破除，采用CRD法进行爬坡段施工等措施，降低了暗挖施工对周边管线、桥梁和道路的影响，提高了围岩的强度和防水性能，确保了暗挖施工的安全和工期。

浅埋暗挖 附属结构 WWS工法 拆除机器人

1 工程概况

北京地铁10号线角门东站共设5个出入口、1个消防疏散口、2组风亭。其中1号出入口、2号出入口及1号风道要跨越马家堡东路十字路口，因道路下方管线多，管线迁改的难度大、费用高，故采用暗挖施工，以穿越路口下复杂的管线。2号出入口位于路口东北角，暗挖通道长约35 m，暗挖通道断面分 A，B，D 3种断面，采用复合式衬砌。图1为2号出入口暗挖段示意图。

图1 2号出入口暗挖段示意

2号出入口南北暗挖通道于2012年3月开始进洞开挖，至2012年6月底该暗挖段1～3号导洞开挖至封堵墙。2012年7月，正值汛期，2号出入口北侧旱河河水上涨满槽，南北通道发生渗水。为保证安全，采用沙袋和C15混凝土对整个通道进行回填，且与车站接口一侧采用封堵墙进行封闭。次年3月，对该通道东西段进行开挖，并对南北段回填部分重新开挖，在汛期前完成了通道二衬的施工。

2 施工环境

2.1 工程地质及水文地质条件

2号出入口地层自上而下依次为杂填土层、砂质粉土层、粉细砂层、砂卵石层、黏质粉土层。暗挖通道底部位于卵石层，隧道开挖断面覆土厚度约2.5～7.8 m。开挖过程中发现在通道断面上半部分有一层滞水层。

2.2 周边环境

2号出入口暗挖段下穿马家堡东路，马家堡东路为城市主干路，交通流量大，行驶车辆载重大。2号出入口暗挖段北侧距离旱河桥仅4.0～4.5 m，旱河改造规划二期施工拟将旱河桥西上游200 m河道加宽加深，这意味着暗挖段北侧存在着一个“蓄水池”，若汛期河水满槽通过，该池蓄水可达16 000 m3，增加了隧道施工风险。2号出入口暗挖段下穿4条管线，分别为φ800废弃供水管线(距拱顶160 cm)、φ400中水管线(距拱顶40 cm)、φ600上水管线(距拱顶230 cm)、φ1950电力管沟(距拱顶45 cm)。

3 浅埋暗挖关键施工技术

3.1 WSS超前帷幕注浆加固技术

2号出入口暗挖通道穿越地层主要为粉细砂层和砂卵石层，土方较松散，含水量较大。东西通道距旱河桥桩基距离约4.5 m，上方涉及到的管线为φ600上水管线、φ800上水管线(废)、φ400中水管线(位于洞室上方)。为了保证开挖作业安全，拟采用WSS超前帷幕注浆，整个通道分两次注浆，其间搭接2 m。图2为WSS超前帷幕注浆范围平面图及注浆孔布置图。另外，东西通道北侧为旱河桥，为了减少暗挖段开挖对桥梁桩基的影响，对靠近桩基侧的侧墙采用沿开挖方向打设径向φ42小导管注浆，对桩基与暗挖通道之间的土体进行加固，浆液采用水泥—水玻璃浆液。

图2 WSS超前帷幕注浆范围及孔位布置示意

3.2 东西段向南北段垂直转换技术

2号出入口暗挖段分为南北通道和东西通道，东西通道与南北通道夹角为94°。两通道对接时，需将南北通道的初支受力转换到东西通道上。

采用接口环梁的方案解决两个通道的垂直转化问题。环梁截面尺寸为400 mm×600 mm，施工中要注意环梁钢筋的焊接长度必须满足要求，单面搭接焊接长度＞10d(d为钢筋直径)，双面搭接焊接长度 ＞5d，以保证环梁强度。将已完成的南北通道初支连接筋锚入环梁内，并与主筋焊接，见图3。环梁采用C25喷射混凝土，施工中及时对环梁部位加设初支收敛环及拱顶沉降筋。初支开挖完成后，及时对拱顶和边墙周边土体进行注浆加固，同时加强现场巡视及监控量测工作。

图3 混凝土环梁位置示意(单位:mm)

3.3 回填混凝土的破除技术

东西段开挖至与南北段接口处，采用垂直转换技术进行马头门破除后，发现2号出入口南北暗挖段与东西暗挖段接口区域(B型挑高段)内全部为回填的混凝土，由于洞内环境适宜，混凝土强度高，局部达C30以上。混凝土填实后没有临空面，工作面窄，破除难度极大。施工中尝试了各种破除工具，如凿岩机、大风镐、劈裂器、微型炸药、圆盘锯、小型破碎机等，终因破除混凝土难度大、施工条件差，只能采取人工破除。采用人工24 h轮班作业，破除速度也仅8～10 m3/d。

由于人口破除速度太慢，尝试用机械来代替人工作业，但暗挖通道内的工作面仅宽3.4 m，高2.9 m，并且进入南北通道后，其断面比开挖作业断面要高，必须向上破除混凝土。因此，普通的破除机械设备由于体积大、破除角度有限，无法在洞内施工。

经调研知，BROKK拆除机器人能克服普通破除机械的缺点，代替人工进行破除作业。拆除机器人的主要特点:①机动灵活，机身小巧;②作业环保，拆除机器人使施工能在无振动、低噪音、无废气、无扬尘的情况下进行，对周围环境的影响减少到最低;③高效安全，工具头动力强劲，与手持液压拆除工具相比，有更强的冲击破碎能力，拆除速度可以提高5倍以上。

BROKK 400型拆除机器人，最低行走高度为1 722 mm，最小行走宽度1 500 mm，工作宽度2 448 mm，冲击功为1 048 J，每小时破碎混凝土4.74 m3，机身质量4.8 t，锤头破碎力与20 t的挖掘机所带的锤头相当。其工作装置由3个工作臂、可快速更换接头、4个液压缸等组成，各部件之间铰接，依靠4个液压缸的伸缩实现拆除机器人的各种动作，回转机构使工作装置能240°或360°旋转，作业范围大、精度高。工作头由液压缸驱动，可转动160°～170°。采用拆除机器人在洞内破除混凝土，破除效率为40 m3/d。

3.4 南北段爬坡段回掏施工技术

2号出入口南北段B型断面通道分为标准段和挑高段，标准断面尺寸为5 050 mm×7 600 mm(高 ×宽)、挑高断面尺寸为7 250 mm×7 600 mm，标准断面向挑高断面直接变高2.2 m，见图4。施工时需要挑高过渡，先以30°爬坡施工，每榀挑高高度为289 mm。待挑高段堵头墙施作完毕，再对挑高段三角区域进行回掏。

图4 2号出入口南北段剖面

3.4.1 爬坡施工

B型挑高段开挖采用CRD法施工，初支拱顶距原地面5.5 m，上方土体主要为粉砂层，在开挖过程中要遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”十八字方针。爬坡段施工时，应对已架设格栅及时埋设φ25钢焊管，长度为2.5 m，环向布置为3根/m，与掌子面夹角为60°，每榀一环，每榀间距500 mm，见图5。每架设一榀格栅，封闭掌子面，及时架设下一榀格栅，拱部位置进行超前注浆加固，注浆材料采用水玻璃，注浆压力为0.3～0.5 MPa。

图5 爬坡段超前小导管注浆示意

3.4.2 回掏施工

待B型挑高段初支封闭成环，及对三角区域进行注浆后，再对三角区域进行回掏，在回掏过程中，要时刻关注周围土体的变形。沿着已支护后的平直段对三角区域格栅进行破除，作业方式采用人工配合风镐，为了减少地面沉降，应采用气焊割除格栅。架设拱顶格栅时，要严格控制格栅尺寸，格栅架设完成，应及时埋设超前注浆小导管，两榀一注浆。待挖至B型标准断面时，对掌子面进行封闭。

4 结语

本文通过对地铁10号线角门东站2号出入口现场地质、水文、周边建(构)筑物及管线情况的科学分析，合理地采用WSS工法深孔注浆技术，确保暗挖段成功穿越了含水粉细砂层，最大程度地降低了暗挖施工对周边管线、桥梁和道路的影响，提高了围岩的强度和防水性能，保证了暗挖区域在汛期前完成二衬施工，从而确保整个工程的安全。

地铁车站出入口通常都要跨越城市主干道，穿越复杂的地下管线，在施工组织中应杜绝“重主体、轻附属”。往往附属结构周边环境更恶劣，施工组织更困难，因此在附属结构施工前应系统分析，采取稳妥的技术措施。这样才能保证其安全地通过城市主干道及纵横交错的地下管线。

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U455．41+1

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1003-1995(2013)09-0057-03

2013-04-28;

2013-06-26

周富宽(1979— )，男，陕西大荔人，工程师。

(责任审编 李付军)