復雜城區地鐵附屬結構高效施工技術研究

李宏達

（中鐵十六局集團地鐵工程有限公司 北京 100023）

1 引言

近二十年，國內經濟迎來了飛速發展，城市化建設進程明顯加快，與之相配套的城市軌道交通施工建設也呈現出如火如荼的景象。復雜城區地鐵施工普遍采用對地面建筑、道路和地下管線影響不大，拆遷占地少、擾民少、污染城市環境小的暗挖施工方法。其中，應用PBA工法施工的地鐵隧道，傳統做法普遍采用在地面選址，通過開挖豎井施工主體和附屬結構。但當豎井選址處于復雜城區，勢必面臨占地難、環保要求高等問題。如何在保證施工工期的前提下，高效安全地完成施工任務，就需要創新施工思路，充分利用已完成的地下結構創造施工條件，達到順利施工的目的[1－3]。

2 工程概況及難點

北京地鐵8號線三期土建施工01標段起點－王府井北站區間位于北京繁華街區王府井大街下，全長181.007 m，區間側穿世紀大廈、海港商業、天倫王朝飯店等大型建（構）筑物。沿線管線密集，地下水位高，人員密集，地面用地協調難度大，文明施工要求高。

結合綜合管廊人員出入口布置，在該區間需設置一座事故風井。風井北側鄰近天倫王朝酒店，最小水平凈距12.048 m，東南側鄰近王府井天主教堂，最小水平凈距21.970 m（見圖1）。豎井周邊主要管線有D600污水管線、D500雨水管線、D150上水管線、市話通訊管線，原施工方案為由此風井進入施工區間風道。

圖1 風井總平面（單位：m）

風井占地談判困難，施工場地難以解決；由風井單向開挖區間風道，施工進度慢、渣土運輸及材料倒運難，如按原計劃施工勢必嚴重拖延工期，將無法滿足八號線二期通車后利用該風道、風井通風的要求。

3 技術方案確定與實施

3．1 方案優化

為了保證北京地鐵8號線二期如期通車后通風要求，結合已完成的地下結構，利用位于風道上方的降水導洞（寬 5.7 m、高4.5 m）設置臨時豎井[4－6]，并結合區間風道的設置，施作東、西兩側橫通道，實現優先施工區間風道的目的。

鋼格柵、網片等材料可以通過安裝在豎井上方的電葫蘆提升斗吊入，豎井土方可通過臨時豎井、東側擴大邊導洞運至車站1號豎井吊出（見圖2）。

圖2 優化后開挖示意

3．2 施工方案

（1）臨時豎井及橫通道初支均按臨時結構設計，使用年限為4年，豎井井壁采用倒掛井壁法施工。

（2）臨時豎井分別為南、北兩個并排豎井，兩個豎井同期開挖施作，豎井內凈空尺寸均為3 m×4.5 m，整體毛洞開挖尺寸為10 m×3.7 m，深13.585 m。初期支護厚350 mm，由C25噴射混凝土、鋼筋網及鋼格柵組成支護體系。井內采用噴混及鋼架支撐，井底采用鋼格柵＋噴射混凝土封底，井口設現澆混凝土圈梁結構。

（3）豎井開挖前，通過降水導洞完成降水作業，并對部分橫通道拱頂進行加固；然后鑿除降水導洞開洞處的初支底板，再施工鎖口圈梁；開挖豎井，完成其余部分橫通道拱頂加固；加固完成后開挖橫通道。

（4）東、西側橫通道頂部采用超前小導管加固地層；同時為保證馬頭門安全，在進馬頭門處橫通道頂部增設小導管。馬頭門處格柵需密排布置四榀[7－8]。

（5）橫通道施工開挖步長為0.5 m。通道各層導洞除西側橫通道的第一層導洞部分采用全斷面法施工外，其余導洞為臺階法施工，臺階長度控制在3～5 m范圍內，根據實際施工情況隨時進行調整；同時在中隔板位置打設鎖腳錨桿并注漿加固[9－10]。

（6）橫通道施工至端頭后，堵頭墻支護結構應及時施作，堵頭墻背后同時設置小導管并注漿加固。

3．3 實施方法

（1）降水導洞施工完成后，進行橫通道范圍內的降水施工。在降水導洞內的東、西兩方向馬頭門拱頂采用超前小導管注漿；鑿除豎井開洞范圍內的東側降水導洞格柵底板，在降水導洞內施作豎井的鎖口圈梁，然后開挖豎井。豎井由中隔壁分為南、北兩部分，同期開挖施工。豎井開挖第一層導洞至拱頂下2 m位置后臨時封底，由豎井側壁對東、西雙向馬頭門拱頂進行超前小導管注漿（見圖3）。

圖3 豎井開挖施工2 m位置

（2）豎井開挖至第一層導洞底板以下2 m位置后臨時封底，施作第一層導洞高度范圍內的豎井框架支撐體系，然后對豎井西側角部噴混；分階段破除西側橫通道第一層導洞的馬頭門井壁格柵，在井壁平面內架設導洞第一榀鋼格柵，并與被割斷的豎井鋼格柵及豎向連接筋焊接為一體；然后進行西側橫通道第一層導洞臺階法開挖，施作初襯，導洞前四榀鋼格柵密排（見圖4）。

圖4 西側第一層導洞施工（單位：mm）

（3）西側橫通道第一層導洞開挖超過10 m后，分段破除東側橫通道的第一層左導洞范圍馬頭門處井壁格柵，在井壁平面內架設導洞第一榀鋼格柵，并與被割斷的豎井鋼格柵及豎向連接筋焊接為一體；然后進行東側橫通道第一層左導洞臺階法（變斷面后采用全斷面法）開挖，施作初襯，且密排導洞前四榀鋼格柵；在第一層橫通道范圍內的豎井東北側角部噴混（見圖5）。

圖5 東側第一層左導洞施工

（4）東側橫通道第一層左導洞開挖超過10 m后，分段破除東側橫通道的第一層右導洞范圍馬頭門處井壁格柵，在井壁平面內架設導洞第一榀鋼格柵，并與被割斷的豎井鋼格柵和豎向連接筋焊接為成一體；然后進行東側橫通道第一層右導洞臺階法（變斷面后采用全斷面法）開挖，施作初襯，且密排導洞前四榀鋼格柵；在第一層橫通道范圍內的豎井東南側角部噴混（見圖6）。

圖6 東側第一層右導洞施工

（5）開挖東側橫通道第一層右導洞超過10 m后，繼續向下開挖豎井，直至東側橫通道第二層導洞底板下2 m位置后臨時封底。同第2～4步，先后臺階法施工西側橫通道第二層導洞、東側橫通道第二層左導洞和右導洞，各導洞開挖間距為10 m；施作完成第一層橫通道，封堵墻封堵后用小導管注漿加固（見圖7）。

圖7 第二層導洞施工（單位：mm）

（6）開挖東側橫通道第二層右導洞超過10 m后，繼續向下開挖豎井至設計井底標高，并用鋼格柵封閉井底。同第2～4步，臺階法施工西側橫通道第三層導洞，完成后橫通道采用封堵墻封堵，小導管注漿加固（見圖8）。

圖8 西側第三層導洞施工（單位：mm）

（7）施作完成橫通道初支結構后與區間主體結構相接（見圖9）。

圖9 橫通道施工完成

4 材料與設備

臨時豎井及橫通道施工材料及設備與傳統施工方法相類似，具體見表1、表2。

表1 施工材料

表2 施工設備

5 施工控制要點

（1）以無水施工為前提施工豎井及橫通道，加強勘測工程地質與水文地質情況，做好施工前降水工作。

（2）嚴格落實“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”原則，強化開挖工藝。

（3）加強豎井施工過程中的監控量測工作，做好信息反饋以及時掌握建（構）筑物及周圍環境動態變化，并及時調整、補充相關施工措施，做好動態化管理施工，確保結構和周圍環境安全。

（4）嚴控注漿質量，做好漿液配合比、凝膠時間、注漿壓力的控制和注漿效果的檢查、記錄。

（5）鋼架安裝垂直度控制在±2°，中心線及高程誤差控制在±5 cm。初支形成的空洞要及時進行背后注漿。

（6）隨隧道開挖掘進，及時進行初支背后回填補償性注漿，尤其馬頭門部位襯砌須盡早完成。

（7）橫通道鄰近海港城地下室位置，鑿除侵入開挖范圍的錨索時，首先要確認海港城地下室結構已完成，肥槽回填密實且錨索失效后才可進行錨索鑿除；其次施工前要落實錨索預應力已卸載，保證鑿除后不引起土體塌方等安全事故；最后鑿除開挖范圍內的全部錨索，確保開挖限界要求。

（8）施工穿越困難地層前，應向掌子面打設小導管并注漿加固土體，注漿漿液為1∶1水泥－水玻璃漿，注漿壓力控制在0.5～0.8 MPa。

（9）在軟弱圍巖和斷層破碎帶施工過程中，為保證施工安全和質量，建立施工監測系統，采集圍巖和結構信息，進行系統分析、處理和反饋，實現信息化施工[11－12]。

6 結論

（1）在復雜城區地鐵施工過程中，創新性地提出利用已完成的降水導洞設置臨時豎井，而后雙向開挖施工區間風道，解決了從事故風井單向開挖進度慢的難題，有效保證了風道施工工期。

（2）利用降水導洞在臨時豎井上方設置小型提升架，不僅解決了倒運材料和渣土外運難題，而且縮短了運距，大大節省了人力和時間成本。

（3）利用降水導洞原有風機驅散施工粉塵，避免了開挖、噴混時的粉塵外揚，環保、社會效益顯著。

（4）該技術需利用已有地下結構，施工前要充分考慮周圍既有結構和施工安全，制定切實可行的方案。