北京地鐵10號線角門東站出入口淺埋暗挖施工技術

周富寬，覃 燁

(1．北京市軌道交通建設管理有限公司，北京 100034;2．中鐵電氣化局集團有限公司，北京 100036)

北京地鐵10號線角門東站出入口淺埋暗挖施工技術

周富寬1，覃 燁2

(1．北京市軌道交通建設管理有限公司，北京 100034;2．中鐵電氣化局集團有限公司，北京 100036)

地鐵車站出入口通常位于十字路口的四個象限，需跨越城市主干道，穿越復雜的地下管線，施工環境惡劣。本文以北京地鐵10號線角門東站2號出入口淺埋暗挖施工為例，對施工中的關鍵技術問題進行總結，通過采用WSS工法深孔注漿技術確保出入口通道安全穿越含水粉細砂層，采用接口環梁解決南北通道與東西通道的垂直轉化問題，應用拆除機器人代替人工進行回填混凝土的破除，采用CRD法進行爬坡段施工等措施，降低了暗挖施工對周邊管線、橋梁和道路的影響，提高了圍巖的強度和防水性能，確保了暗挖施工的安全和工期。

淺埋暗挖 附屬結構 WWS工法 拆除機器人

1 工程概況

北京地鐵10號線角門東站共設5個出入口、1個消防疏散口、2組風亭。其中1號出入口、2號出入口及1號風道要跨越馬家堡東路十字路口，因道路下方管線多，管線遷改的難度大、費用高，故采用暗挖施工，以穿越路口下復雜的管線。2號出入口位于路口東北角，暗挖通道長約35 m，暗挖通道斷面分 A，B，D 3種斷面，采用復合式襯砌。圖1為2號出入口暗挖段示意圖。

圖1 2號出入口暗挖段示意

2號出入口南北暗挖通道于2012年3月開始進洞開挖，至2012年6月底該暗挖段1～3號導洞開挖至封堵墻。2012年7月，正值汛期，2號出入口北側旱河河水上漲滿槽，南北通道發生滲水。為保證安全，采用沙袋和C15混凝土對整個通道進行回填，且與車站接口一側采用封堵墻進行封閉。次年3月，對該通道東西段進行開挖，并對南北段回填部分重新開挖，在汛期前完成了通道二襯的施工。

2 施工環境

2.1 工程地質及水文地質條件

2號出入口地層自上而下依次為雜填土層、砂質粉土層、粉細砂層、砂卵石層、黏質粉土層。暗挖通道底部位于卵石層，隧道開挖斷面覆土厚度約2.5～7.8 m。開挖過程中發現在通道斷面上半部分有一層滯水層。

2.2 周邊環境

2號出入口暗挖段下穿馬家堡東路，馬家堡東路為城市主干路，交通流量大，行駛車輛載重大。2號出入口暗挖段北側距離旱河橋僅4.0～4.5 m，旱河改造規劃二期施工擬將旱河橋西上游200 m河道加寬加深，這意味著暗挖段北側存在著一個“蓄水池”，若汛期河水滿槽通過，該池蓄水可達16 000 m3，增加了隧道施工風險。2號出入口暗挖段下穿4條管線，分別為φ800廢棄供水管線(距拱頂160 cm)、φ400中水管線(距拱頂40 cm)、φ600上水管線(距拱頂230 cm)、φ1950電力管溝(距拱頂45 cm)。

3 淺埋暗挖關鍵施工技術

3.1 WSS超前帷幕注漿加固技術

2號出入口暗挖通道穿越地層主要為粉細砂層和砂卵石層，土方較松散，含水量較大。東西通道距旱河橋樁基距離約4.5 m，上方涉及到的管線為φ600上水管線、φ800上水管線(廢)、φ400中水管線(位于洞室上方)。為了保證開挖作業安全，擬采用WSS超前帷幕注漿，整個通道分兩次注漿，其間搭接2 m。圖2為WSS超前帷幕注漿范圍平面圖及注漿孔布置圖。另外，東西通道北側為旱河橋，為了減少暗挖段開挖對橋梁樁基的影響，對靠近樁基側的側墻采用沿開挖方向打設徑向φ42小導管注漿，對樁基與暗挖通道之間的土體進行加固，漿液采用水泥—水玻璃漿液。

圖2 WSS超前帷幕注漿范圍及孔位布置示意

3.2 東西段向南北段垂直轉換技術

2號出入口暗挖段分為南北通道和東西通道，東西通道與南北通道夾角為94°。兩通道對接時，需將南北通道的初支受力轉換到東西通道上。

采用接口環梁的方案解決兩個通道的垂直轉化問題。環梁截面尺寸為400 mm×600 mm，施工中要注意環梁鋼筋的焊接長度必須滿足要求，單面搭接焊接長度＞10d(d為鋼筋直徑)，雙面搭接焊接長度 ＞5d，以保證環梁強度。將已完成的南北通道初支連接筋錨入環梁內，并與主筋焊接，見圖3。環梁采用C25噴射混凝土，施工中及時對環梁部位加設初支收斂環及拱頂沉降筋。初支開挖完成后，及時對拱頂和邊墻周邊土體進行注漿加固，同時加強現場巡視及監控量測工作。

圖3 混凝土環梁位置示意(單位:mm)

3.3 回填混凝土的破除技術

東西段開挖至與南北段接口處，采用垂直轉換技術進行馬頭門破除后，發現2號出入口南北暗挖段與東西暗挖段接口區域(B型挑高段)內全部為回填的混凝土，由于洞內環境適宜，混凝土強度高，局部達C30以上。混凝土填實后沒有臨空面，工作面窄，破除難度極大。施工中嘗試了各種破除工具，如鑿巖機、大風鎬、劈裂器、微型炸藥、圓盤鋸、小型破碎機等，終因破除混凝土難度大、施工條件差，只能采取人工破除。采用人工24 h輪班作業，破除速度也僅8～10 m3/d。

由于人口破除速度太慢，嘗試用機械來代替人工作業，但暗挖通道內的工作面僅寬3.4 m，高2.9 m，并且進入南北通道后，其斷面比開挖作業斷面要高，必須向上破除混凝土。因此，普通的破除機械設備由于體積大、破除角度有限，無法在洞內施工。

經調研知，BROKK拆除機器人能克服普通破除機械的缺點，代替人工進行破除作業。拆除機器人的主要特點:①機動靈活，機身小巧;②作業環保，拆除機器人使施工能在無振動、低噪音、無廢氣、無揚塵的情況下進行，對周圍環境的影響減少到最低;③高效安全，工具頭動力強勁，與手持液壓拆除工具相比，有更強的沖擊破碎能力，拆除速度可以提高5倍以上。

BROKK 400型拆除機器人，最低行走高度為1 722 mm，最小行走寬度1 500 mm，工作寬度2 448 mm，沖擊功為1 048 J，每小時破碎混凝土4.74 m3，機身質量4.8 t，錘頭破碎力與20 t的挖掘機所帶的錘頭相當。其工作裝置由3個工作臂、可快速更換接頭、4個液壓缸等組成，各部件之間鉸接，依靠4個液壓缸的伸縮實現拆除機器人的各種動作，回轉機構使工作裝置能240°或360°旋轉，作業范圍大、精度高。工作頭由液壓缸驅動，可轉動160°～170°。采用拆除機器人在洞內破除混凝土，破除效率為40 m3/d。

3.4 南北段爬坡段回掏施工技術

2號出入口南北段B型斷面通道分為標準段和挑高段，標準斷面尺寸為5 050 mm×7 600 mm(高 ×寬)、挑高斷面尺寸為7 250 mm×7 600 mm，標準斷面向挑高斷面直接變高2.2 m，見圖4。施工時需要挑高過渡，先以30°爬坡施工，每榀挑高高度為289 mm。待挑高段堵頭墻施作完畢，再對挑高段三角區域進行回掏。

圖4 2號出入口南北段剖面

3.4.1 爬坡施工

B型挑高段開挖采用CRD法施工，初支拱頂距原地面5.5 m，上方土體主要為粉砂層，在開挖過程中要遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”十八字方針。爬坡段施工時，應對已架設格柵及時埋設φ25鋼焊管，長度為2.5 m，環向布置為3根/m，與掌子面夾角為60°，每榀一環，每榀間距500 mm，見圖5。每架設一榀格柵，封閉掌子面，及時架設下一榀格柵，拱部位置進行超前注漿加固，注漿材料采用水玻璃，注漿壓力為0.3～0.5 MPa。

圖5 爬坡段超前小導管注漿示意

3.4.2 回掏施工

待B型挑高段初支封閉成環，及對三角區域進行注漿后，再對三角區域進行回掏，在回掏過程中，要時刻關注周圍土體的變形。沿著已支護后的平直段對三角區域格柵進行破除，作業方式采用人工配合風鎬，為了減少地面沉降，應采用氣焊割除格柵。架設拱頂格柵時，要嚴格控制格柵尺寸，格柵架設完成，應及時埋設超前注漿小導管，兩榀一注漿。待挖至B型標準斷面時，對掌子面進行封閉。

4 結語

本文通過對地鐵10號線角門東站2號出入口現場地質、水文、周邊建(構)筑物及管線情況的科學分析，合理地采用WSS工法深孔注漿技術，確保暗挖段成功穿越了含水粉細砂層，最大程度地降低了暗挖施工對周邊管線、橋梁和道路的影響，提高了圍巖的強度和防水性能，保證了暗挖區域在汛期前完成二襯施工，從而確保整個工程的安全。

地鐵車站出入口通常都要跨越城市主干道，穿越復雜的地下管線，在施工組織中應杜絕“重主體、輕附屬”。往往附屬結構周邊環境更惡劣，施工組織更困難，因此在附屬結構施工前應系統分析，采取穩妥的技術措施。這樣才能保證其安全地通過城市主干道及縱橫交錯的地下管線。

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B

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1003-1995(2013)09-0057-03

2013-04-28;

2013-06-26

周富寬(1979— )，男，陜西大荔人，工程師。

(責任審編 李付軍)