排水導洞在暗挖地鐵區間聯絡段降排水的應用

白曉鶴 張志義 田明亮 周 陽

(1.中鐵七局集團西安鐵路工程有限公司，陜西 西安 710000； 2.北京正遠監理咨詢有限公司，北京 100000)

管井降水是目前北京地鐵施工中地下水處理的主要方法[1]，大部分地下水被直接抽排至周邊市政雨污水管網，對水資源是一種極大浪費。同時隨著城市軌道交通的發展及施工技術的進步，對隧道功能提出了更高的要求，設計中將會陸續出現各種滿足不同使用功能的聯絡線折返線復雜大跨度變斷面地下結構形式[2]。大斷面向小斷面變化比較容易實現，小斷面向大斷面變化的幅度不大可采用提前漸變即可實現[3]，若變化幅度過大則要采用增加橫通道、轉換施工順序變成由大到小施工等措施進行處理。橫通道施工受特定因素影響，往往存在大角度暗挖施工風險。本文結合獨特的地理位置優勢，設置一條排水通道，巧妙解決了施工中遇到的難題。

1 工程概況

北京地鐵19號線一期工程北牡區間自南向北連接北太平莊站和牡丹園站，區間全長672.547 m，采用暗挖法施工，在左線北太平莊車站北端需要設置與12號線地鐵聯絡線的預留接口，聯絡段的突變斷面采用右線至左線的橫通道創造條件。區間隧道穿越地下水類型為卵石層⑨的層間水(四)，其實測標高約14.94 m～17.01 m。受地下水的影響，施工時需要對地下水進行降排，北牡區間施工降水高峰時段排水量約6萬m3/d，北牡區間路西一條φ600的雨水管線，不能滿足降水施工的排水需求，成為制約工程棘手的問題(見圖1,圖2)。

2 施工方法

2.1 總體施工安排

在北牡區間左右線隧道結構中上部設置一條長度為589 m的排水通道——排水導洞，并且沿程設10座匯水井及匯水導洞，用于匯集地面降水井的抽排水至排水導洞。在北牡區間北端設置泵站豎井，將由重力流過來的地下水抽排至臨近的小月河中。排水導洞結構縱向為南高北低的直線坡，坡度0.5%，采用臺階法暗挖施工；泵站豎井是4 m×11 m的儲水池，用較大功率的水泵將水提升至小月河中，采用倒掛井壁法施工。為避免聯絡段橫通道挑高施工，在排水導洞底板開洞設置2個施工豎井，由豎井側壁開洞施工橫通道，避免了大角度挑高施工(見圖3)。

2.2 排水導洞施工

排水導洞斷面形狀為馬蹄形，斷面尺寸3.3 m×3.8 m。遵循暗挖工法“18字方針”采用“上下臺階法”施工，分別由北牡區間2號橫通道一層向南和M19北太平莊站1-A軸上層導洞向北的對挖施工方式。導洞初期支護結構采用250 mm厚的C25網噴混凝土，背土側設置單層鋼筋網片，網噴混凝土與超前小導管、鎖腳錨管及格柵鋼架組成聯合支護體系。匯水導洞共10個，初支結構尺寸為2.5 m×2.5 m，支護形式和排水導洞相同(見圖4)。

2.3 泵站豎井施工

泵站豎井采用倒掛井壁法施工(見圖5)，初期支護平面尺寸為11.8 m×5.3 m，開挖深度31 m。井壁為厚350 mm的噴射混凝土，井底采用鋼格柵+雙層鋼筋網片+噴射混凝土鋪底封閉，寬度方向采用 Ⅰ 25a型鋼支撐。二襯結構為矩形井筒,由2個井室組成，平面尺寸11.1 m×4.6 m，高度16 m，采用C30商品混凝土澆筑。區間排水導洞及排水支導洞內的管道均采用4 m一根；支管及干管分別為DN600和DN1 200，管材為焊接鋼管，相互之間采用焊接法蘭連接泵站豎井設置四臺水泵，三大(280 kW)一小(180 kW)。

2.4 管道安裝

排水導洞初期支護完成后，進行區間排水導洞及排水支導洞內的管道安裝(見圖6)，支管及干管道均采用4 m一根，分別為DN600和DN1 200，管材為焊接鋼管，相互之間采用焊接法蘭連接。入河段采用4根DN700的管道，采用焊接連接。排水導洞及排水輸水管的使用期限約為2年～3年。

2.5 排水導洞內豎井及橫通道施工

為解決區間聯絡段施工橫通道仰挖的風險，利用既有排水導洞的條件，在排水導洞內設置2個豎井，1-1號豎井和1-2號豎井，里程位置分別為K50+643.95和K50+675.05，開挖截面尺寸為6.7 m×2.8 m，開挖深度15.6 m，采用倒掛井壁法施工，施工方法完全相同。由1-1號豎井和1-2號豎井側壁破門開挖1-1橫通道，為PBA小導洞施工創造條件(見圖7，圖8)。

2.6 電纜穿路施工

為降水施工，沿區間地表北太平莊路方向每6 m設置一口降水井進行地面降水，所用電源位于路西，需要將用電引至路東。施工單位分別申請了手續采用定向鉆引電纜線和架空引電纜線的方法，結果審批手續全部被否決。經過研究，結合9號、10號地面匯水井的便利條件，采取從9號匯水井引入，通過匯水導洞從10號匯水井引出的方法，既節省了時間又節約了成本，達成了用電目標(見圖9)。

3 結語

通過在北牡區間正線上方修建一條排水導洞并鋪設排水管道，成功地解決了地面市政管網排水難的問題，依托泵站豎井將地下水提升至小月河，節約了水資源。成為北京市地鐵建設中首次創舉。在排水導洞內施工的豎井，為北牡區間聯絡段的橫通道施工成功創造條件，避免了大角度挑高施工，節省了施工成本，方法巧妙便利。在掘路手續不被受理的情況下，借助匯水井和匯水導洞的便利，成功將降水用電纜線進行跨路穿越，節省了穿路施工的成本，避免了對城市交通的影響。