北京地鐵陶然亭站—菜市口站區(qū)間渡線區(qū)隧道暗挖施工技術(shù)

任瑞華

（中鐵三局四公司，北京 102300）

1 工程概況

北京地鐵四號線陶然亭站—菜市口站區(qū)間位于菜市口大街下方，全長2×982.7 m，線間距13～15 m，洞頂埋深14.2～16 m。洞身穿越粉質(zhì)黏土層、粉土層、中粗砂層、粉細(xì)砂層，地下水豐富。區(qū)間在ZK6+548.8～ZK6+591.6、YK6+244～YK6+556段為渡線區(qū)大斷面隧道；有單洞單線、單洞雙線、單洞大跨隧道等幾種形式。隧道采用淺埋暗挖法施工，地表設(shè)大口井降水，單洞最大開挖尺寸（寬×高）15.65 m×12.2 m，復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，初期支護(hù)與二次襯砌間設(shè)全包防水層。區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)平面布置見圖1。

圖1 區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)平面布置示意圖

2 施工方法

陶—菜區(qū)間在靠近菜市口站一端設(shè)置停車線、渡線，總長為346.1 m。斷面形式多次發(fā)生變化，斷面寬度由7.45 m突變到12.97 m，再漸變到15.53 m，斷面高度由7.218 m變到11.91 m，是本區(qū)間的施工難點(diǎn)。采用的施工方法：跨度在12 m以下采用CRD工法，跨度在12 m以上采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。

右線停車線大斷面分為QYA～QYJ，共10個斷面，左線渡線分為QZA～QZJ，共10個斷面。

左線渡線從菜市口站由北向南開挖按開挖斷面順序排序，與施工方法對照見圖2。

圖2 由北向南開挖的對照圖

右線停車線從南北兩端對向開挖，開挖方法與斷面對照見圖3。

圖3 從南北兩端對向開挖的對照圖

其中，左端為菜市口站方向，右端為陶然亭站方向。圖3中QYJ斷面由區(qū)間左線從菜市口站方向開挖。

3 不同斷面銜接施工方法

本區(qū)間渡線及停車線共有10種結(jié)構(gòu)斷面隧道，有20處斷面形式變化處，從而導(dǎo)致工法頻繁轉(zhuǎn)換，施工難度大。

3.1 臺階法向雙側(cè)壁導(dǎo)坑法挑高過渡銜接

從菜市口站向南開挖右線至區(qū)間里程K6+540.7處為臺階法向雙側(cè)壁導(dǎo)坑法過渡，即由右線QYH斷面，渡線QYJ斷面向QYG雙側(cè)壁導(dǎo)坑法大斷面過渡施工，拱部抬高3.34 m。

3.1.1 QYH斷面、QYJ斷面挑高、加寬

由于斷面抬高高度大，采用提前6 m抬高過渡，將QYH、QYJ斷面由臺階法轉(zhuǎn)換為CRD法。QYH斷面過渡方法見圖4。

圖4 QYH斷面過渡方法

圖4中，從左側(cè)起依次為每過渡1.5 m的斷面結(jié)構(gòu)形式，到達(dá)K6+540處后成為圖中過渡6 m的形狀，其結(jié)構(gòu)左輪廓與QYG大斷面初支結(jié)構(gòu)斷面相同。QYJ斷面過渡方法與QYH斷面過渡方法相同。QYH、QYJ斷面在開挖過程中均安裝臨時中隔壁與臨時仰拱，轉(zhuǎn)換成CRD法施工。

3.1.2 QYG斷面開挖順序

當(dāng)QYH斷面左側(cè)開挖到銜接里程后繼續(xù)向前開挖雙側(cè)壁導(dǎo)坑的右側(cè)上導(dǎo)坑，進(jìn)入雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。見圖5。

圖5 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工

當(dāng)QYG雙側(cè)壁導(dǎo)坑段左上部導(dǎo)坑開挖進(jìn)入5 m后，再進(jìn)行左下部導(dǎo)坑開挖。QYJ渡線斷面過渡抬高至QYG斷面后進(jìn)行QYG斷面右側(cè)導(dǎo)坑開挖，并保證與左側(cè)導(dǎo)坑至少15 m的距離。當(dāng)QYH/QYJ斷面轉(zhuǎn)換后的CRD法第三部洞室開挖至QYG斷面中上部后再進(jìn)行QYG斷面中部導(dǎo)坑的施工。

圖5首先施工QYG雙側(cè)壁左右兩側(cè)上下導(dǎo)坑，然后再開挖QYH、QYJ斷面CRD法3部洞室，然后再施工雙側(cè)壁導(dǎo)坑中間部分。

3.2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法向臺階法過渡施工

在里程K6+548.1處左線由QZB向區(qū)間左線標(biāo)準(zhǔn)段和渡線QYJ斷面過渡，為大斷面向小斷面過渡。

堵頭墻施工：當(dāng)QZB斷面開挖至銜接面時，開始施工堵頭墻。堵頭墻施工順序?yàn)椋?/p>

（1）左右兩側(cè)上導(dǎo)坑開挖至銜接斷面處，停止下導(dǎo)坑的開挖，并保證下導(dǎo)坑與上導(dǎo)坑距離不得小于5 m。然后開始從上至下逐層封閉上導(dǎo)坑開挖面，施作堵頭墻，并安裝渡線斷面和區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)斷面第一榀格柵，在渡線QYJ斷面和區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)斷面開挖線內(nèi)設(shè)置臨時堵頭墻。上導(dǎo)坑封閉完成后再進(jìn)行下導(dǎo)坑開挖，下導(dǎo)坑開挖至銜接斷面處，立即封閉開挖面，并施工堵頭墻。注意左右兩側(cè)導(dǎo)坑距離不得小于15 m。

（2）中間上導(dǎo)坑開挖至銜接斷面處時，從上至下開挖并安裝堵頭墻工字鋼，掛鋼筋網(wǎng)并噴射C20混凝土。當(dāng)開挖至渡線斷面和區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)斷面高度時安裝渡線及區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)段格柵，渡線斷面與區(qū)間左線標(biāo)準(zhǔn)斷面開挖線內(nèi)設(shè)置臨時堵頭墻。

（3）當(dāng)堵頭墻全部施工完畢后開始破除渡線開挖線內(nèi)臨時堵頭墻，按照從上至下的施工順序。先施工上臺階5 m后，再破除渡線開挖線內(nèi)下部堵頭墻，進(jìn)入渡線臺階法開挖。

（4）渡線全部開挖完畢后，開始破除左線標(biāo)準(zhǔn)斷面開挖線內(nèi)臨時堵頭墻。按照從上至下的順序施工，上臺階開挖5 m后，再破除左線開挖線內(nèi)下部臨時堵頭墻，進(jìn)入左線標(biāo)準(zhǔn)段臺階法開挖。

3.3 臺階法向雙側(cè)壁導(dǎo)坑法加寬過渡

右線從南向北開挖至K6+271里程處時，由QYA臺階法斷面進(jìn)入停車線QYB斷面雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖，此銜接面為由小斷面向大斷面開挖。圖6為左側(cè)邊墻外擴(kuò)4.8 m，拱部抬高0.8 m。

采用提前6 m向左側(cè)擴(kuò)挖的施工方法。由于斷面加寬需設(shè)置臨時支撐，在過渡過程中即轉(zhuǎn)入雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，見圖7、圖8和圖9。當(dāng)施工至銜接面后轉(zhuǎn)入QYB斷面CRD法施工。

3.4 CRD法向雙側(cè)壁導(dǎo)坑法過渡

圖6 向雙側(cè)壁導(dǎo)坑法加寬過渡圖

圖7 QYA斷面向QYB斷面過渡橫斷面圖

圖8 QYA斷面與QYB斷面原設(shè)計(jì)平面圖

圖9 QYA斷面向QYB斷面過渡平面圖

當(dāng)區(qū)間左線從北向南開挖至K6+562.5里程處時，由渡線QZE斷面向渡線QZD雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖過渡，斷面為由小斷面向大斷面過渡，左側(cè)外擴(kuò)0.7 m。采用前1榀格柵先過渡的方法施工。開挖順序?yàn)椋?/p>

（1）當(dāng)CRD法斷面左上部洞室開挖至銜接里程后，開挖雙側(cè)壁導(dǎo)坑法左側(cè)導(dǎo)坑上導(dǎo)洞，并設(shè)置雙側(cè)壁導(dǎo)坑中間、導(dǎo)坑左半部分臨時堵頭墻。當(dāng)CRD法斷面右上部洞室開挖至銜接面里程時，開挖雙側(cè)壁導(dǎo)坑右側(cè)上部導(dǎo)坑，并設(shè)置雙側(cè)壁導(dǎo)坑中間導(dǎo)坑右半部分臨時堵頭墻。

（2）當(dāng)雙側(cè)壁導(dǎo)坑段右側(cè)上導(dǎo)坑開挖15 m后破除雙側(cè)壁導(dǎo)坑中間上部臨時堵頭墻，施工雙側(cè)壁導(dǎo)坑中間上部導(dǎo)坑。當(dāng)上導(dǎo)坑開挖支護(hù)5 m后破除中間下部導(dǎo)坑臨時堵頭墻，施工雙側(cè)壁導(dǎo)坑中間下部導(dǎo)坑。

3.5 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法向雙側(cè)壁導(dǎo)坑法過渡

不同結(jié)構(gòu)尺寸的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法之間過渡主要為：右線的較大斷面向較小斷面過渡，左線的較小斷面向較大斷面過渡，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法過渡斷面尺寸變化量不超過80 cm，施工難度不大。施工時在接口斷面施工方法不變，只需適當(dāng)擴(kuò)挖或縮放結(jié)構(gòu)尺寸至設(shè)計(jì)要求即可。

4 窄間隙隧道施工

區(qū)間停車線及渡線斷面結(jié)構(gòu)一般較寬，且線路中線始終為15 m，導(dǎo)致了左右線隧道間隙過窄，主要表現(xiàn)在區(qū)間里程K6+525～K6+558處，其中，最窄處為30 cm，因?yàn)橥馏w經(jīng)過二次擾動，穩(wěn)定性遭到破壞，將影響施工安全。

為保證施工安全，在窄間隙斷面處全斷面打設(shè)超前小導(dǎo)管，導(dǎo)管長度根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，環(huán)向間距30 cm，并注漿加固土體，根據(jù)地質(zhì)條件不同選用不同漿液。中粗砂、粉細(xì)砂層注入改性水玻璃漿進(jìn)行加固，卵石圓礫層注水泥—水玻璃雙漿液進(jìn)行加固。在開挖過后，應(yīng)及時進(jìn)行壁后回填注漿，以控制沉降。

5 菜市口站進(jìn)區(qū)間洞門破除施工方法

本區(qū)間北端從菜市口車站向南開挖，需要從菜市口車站破除洞門，當(dāng)菜市口車站施工主體結(jié)構(gòu)時，在區(qū)間洞門處沿初支開挖線外擴(kuò)30 cm預(yù)留洞門。當(dāng)車站主體結(jié)構(gòu)施工完畢后，破除洞門內(nèi)的車站主體圍護(hù)樁，沿區(qū)間隧道開挖線拱部打設(shè)超前小導(dǎo)管，支立區(qū)間隧道格柵，采用臺階法施工區(qū)間右線標(biāo)準(zhǔn)斷面，采用CRD法施工區(qū)間左線渡線大斷面。

施工時左右線錯開破除，當(dāng)右線破除洞門并開挖15 m后，再進(jìn)行左線洞門破除。

6 結(jié)論

（1）區(qū)間渡線區(qū)及停車線接口段大斷面隧道采用提前過渡的方法，可以適用于多種斷面之間的變化過渡，增加了施工的安全及結(jié)構(gòu)的可靠性。

（2）地鐵區(qū)間渡線區(qū)隧道斷面轉(zhuǎn)換時具體采用由大往小法還是由小往

大法施工，則要根據(jù)工程特點(diǎn)進(jìn)行比較后再選擇。有條件時優(yōu)先采用由大往小法施工，其安全容易得到保證。

（3）施工過程中要切實(shí)理解“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測”原則的內(nèi)涵，重視監(jiān)控量測在地下工程施工中的作用。

總之，本工程通過采用北京市地鐵專家意見，既保證了工期、節(jié)約了成本，又有效地保證了施工生產(chǎn)的安全性，為類似地下工程施工創(chuàng)造了一個成功實(shí)例。