北京地鐵陶然亭站—菜市口站區間渡線區隧道暗挖施工技術

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。洞身穿越粉質黏土層、粉土層、中粗砂層、粉細砂層，地下水豐富。區間在ZK6+548.8～ZK6+591.6、YK6+244～YK6+556段為渡線區大斷面隧道；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，地表設大口井降水，單洞最大開挖尺寸（寬×高）15.65 m×12.2 m，復合式襯砌結構，初期支護與二次襯砌間設全包防水層。區間隧道結構平面布置見圖1。

圖1 區間隧道結構平面布置示意圖

2 施工方法

陶—菜區間在靠近菜市口站一端設置停車線、渡線，總長為346.1 m。斷面形式多次發生變化，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，是本區間的施工難點。采用的施工方法：跨度在12 m以下采用CRD工法，跨度在12 m以上采用雙側壁導坑法。

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

本區間渡線及停車線共有10種結構斷面隧道，有20處斷面形式變化處，從而導致工法頻繁轉換，施工難度大。

3.1 臺階法向雙側壁導坑法挑高過渡銜接

從菜市口站向南開挖右線至區間里程K6+540.7處為臺階法向雙側壁導坑法過渡，即由右線QYH斷面，渡線QYJ斷面向QYG雙側壁導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，從左側起依次為每過渡1.5 m的斷面結構形式，到達K6+540處后成為圖中過渡6 m的形狀，其結構左輪廓與QYG大斷面初支結構斷面相同。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，轉換成CRD法施工。

3.1.2 QYG斷面開挖順序

當QYH斷面左側開挖到銜接里程后繼續向前開挖雙側壁導坑的右側上導坑，進入雙側壁導坑法施工。見圖5。

圖5 雙側壁導坑法施工

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

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

3.2 雙側壁導坑法向臺階法過渡施工

在里程K6+548.1處左線由QZB向區間左線標準段和渡線QYJ斷面過渡，為大斷面向小斷面過渡。

堵頭墻施工：當QZB斷面開挖至銜接面時，開始施工堵頭墻。堵頭墻施工順序為：

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

（2）中間上導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，掛鋼筋網并噴射C20混凝土。當開挖至渡線斷面和區間標準斷面高度時安裝渡線及區間標準段格柵，渡線斷面與區間左線標準斷面開挖線內設置臨時堵頭墻。

（3）當堵頭墻全部施工完畢后開始破除渡線開挖線內臨時堵頭墻，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下部堵頭墻，進入渡線臺階法開挖。

（4）渡線全部開挖完畢后，開始破除左線標準斷面開挖線內臨時堵頭墻。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下部臨時堵頭墻，進入左線標準段臺階法開挖。

3.3 臺階法向雙側壁導坑法加寬過渡

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

采用提前6 m向左側擴挖的施工方法。由于斷面加寬需設置臨時支撐，在過渡過程中即轉入雙側壁導坑法，見圖7、圖8和圖9。當施工至銜接面后轉入QYB斷面CRD法施工。

3.4 CRD法向雙側壁導坑法過渡

圖6 向雙側壁導坑法加寬過渡圖

圖7 QYA斷面向QYB斷面過渡橫斷面圖

圖8 QYA斷面與QYB斷面原設計平面圖

圖9 QYA斷面向QYB斷面過渡平面圖

當區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雙側壁導坑法開挖過渡，斷面為由小斷面向大斷面過渡，左側外擴0.7 m。采用前1榀格柵先過渡的方法施工。開挖順序為：

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

（2）當雙側壁導坑段右側上導坑開挖15 m后破除雙側壁導坑中間上部臨時堵頭墻，施工雙側壁導坑中間上部導坑。當上導坑開挖支護5 m后破除中間下部導坑臨時堵頭墻，施工雙側壁導坑中間下部導坑。

3.5 雙側壁導坑法向雙側壁導坑法過渡

不同結構尺寸的雙側壁導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，雙側壁導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，只需適當擴挖或縮放結構尺寸至設計要求即可。

4 窄間隙隧道施工

區間停車線及渡線斷面結構一般較寬，且線路中線始終為15 m，導致了左右線隧道間隙過窄，主要表現在區間里程K6+525～K6+558處，其中，最窄處為30 cm，因為土體經過二次擾動，穩定性遭到破壞，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超前小導管，導管長度根據現場實際情況進行調整，環向間距30 cm，并注漿加固土體，根據地質條件不同選用不同漿液。中粗砂、粉細砂層注入改性水玻璃漿進行加固，卵石圓礫層注水泥—水玻璃雙漿液進行加固。在開挖過后，應及時進行壁后回填注漿，以控制沉降。

5 菜市口站進區間洞門破除施工方法

本區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，當菜市口車站施工主體結構時，在區間洞門處沿初支開挖線外擴30 cm預留洞門。當車站主體結構施工完畢后，破除洞門內的車站主體圍護樁，沿區間隧道開挖線拱部打設超前小導管，支立區間隧道格柵，采用臺階法施工區間右線標準斷面，采用CRD法施工區間左線渡線大斷面。

施工時左右線錯開破除，當右線破除洞門并開挖15 m后，再進行左線洞門破除。

6 結論

（1）區間渡線區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構的可靠性。

（2）地鐵區間渡線區隧道斷面轉換時具體采用由大往小法還是由小往

大法施工，則要根據工程特點進行比較后再選擇。有條件時優先采用由大往小法施工，其安全容易得到保證。

（3）施工過程中要切實理解“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、快封閉、勤量測”原則的內涵，重視監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、節約了成本，又有效地保證了施工生產的安全性，為類似地下工程施工創造了一個成功實例。