北京地铁浅埋暗挖折返线工程结构设计与施工
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收稿日期 : 2009 - 08- 06 作者简介 : 王海祥 , 1972年出生 , 男 , 高级工程师。
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铁
道
工
程
学
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2010 年 4 月
本文对地铁折返线暗挖工程的设计及施工中重、 难点问题进行分析研究 , 提出此类工程中结构设计、 降 水方式、 过渡段施工、 建 ( 构 ) 筑物保护等关键问题的 解决方法 , 为城市浅埋暗挖复杂结构工程修建起到一 定借鉴作用。
1 工程概况
北京地铁 10 号线劲松站至终点折返线区间位于
图 1 结构平面布置图 ( 单 位 : mm )
区间结构位于永定河冲积扇的中下部, ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ层以第 四纪冲积、 洪积土层为主。隧道洞身主要通过地层为
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3 结构设计重点问题
3 . 1 断面内轮廓的制定 ( 1) 结构的内轮廓应满足建筑限界及设备限界的 要求 , 并考虑施工误差、 结构变形、 位移及后期沉降的 影响并预留适当的余量, 同时应结合折返线线路曲线 要素、 水沟、 道岔、 转辙机等限制条件综合考虑。暗挖 单线区间内净空在建筑限界基础上外放 100 mm。 ( 2) 为保证断面圆顺过渡及施工中尽可能节省施 工模板的浪费 , 单洞断面侧墙采用同一曲率 , 仅在拱部 以堵头墙形式连接。 ( 3) 为尽量节省土建工程量 , 隧道底部以最小轨 道建筑高度为最小控制开挖以确定仰拱参数 , 占全区 间比例很大的存车线段断面以停车检修坑道边墙侧角 点作为控制点确定仰拱参数 , 仰拱曲率采用 1 /12 ,在 满足使用功能前提下使工程量达到最小。 3 . 2 结构参数确定 初期支护按照北京地铁类似工程支护情况进行类 比, 并进行施工过程模 拟计算确定, 对 一些特殊地段 ( 两临近洞室地段、 临近地上、 地下重要 ( 建 ) 构筑物地 段 )采取较强的初期支护措施以控制沉降、 确保安全。 考虑目前广泛引起重视的地下结构耐久性原因 , 二次衬砌单独承受全部水土压力。计算时按荷载的短 期效应组合, 并考虑长期效应组合的影响求出最大裂 缝宽度进 行裂缝宽 度验算 , 并按迎 水面其允 许值为 0 . 2 mm, 背水面其允许值为 0 . 3 mm 验算 结构配筋。 最终结构参数如表 1 、 图 2 、 图 3 所示。
第 4期
王海祥 : 北京地铁浅埋暗挖折返线工程结构设计与施工
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表 1 初期支护参数表 项目 超前小导管 初 期 支 护 材料及规格 32 3. 25 6, 150 mm 150 mm C25网喷混凝土 25 , 22 主筋 C30 防 水 钢 筋 混凝土 设计参数 L - 2. 5 m, 纵向间距 1 m, 环向间距 0 . 2~ 0. 3 m 内外双层 0. 25~ 0. 35 m 纵向间距 0 . 5~ 0 . 75 m 0. 3~ 0. 55 m 图 3 连拱典型断面图 ( 单 位 : mm )
D esign and Construction of Structure of Shallow Tunnel for Turn - back Track of BeijingM etro
W ANG Hai- xiang ( Chin a Ra il w ay F irst Rail w ay Survey & Desig n Institu te Group L td . , X ia 'n , Shanx i 710043 , China) A bstract : R esearch pu rposes : It is very d ifficult to do the construction organ izat io n w ork fo r construction of th e turnback track from Jin song Statio n to the ter m in al station of L in e 8 of Be ijin g m etro due to the m anifold sty les o f structures, unfavo rable eng in eering and hydrau lic geo lo g ical cond itions , m any ground bu ild ings and underground pipe lines . In th is paper , the analyses of key po in ts and diff icu lt po in ts in construction of the track are m ade and the so lu t io ns are presented to the technical prob le m s in design and construction o f the turn - back track of m etro in the area o f the Quaternary stratum. R esearch conclusion s : If the m etro is built in the area o f the Quaternary stratum, the attention should be pa id to so lv ing the d ifference of cross- sectio ns, reducin g the transitions , pre- reinforc ing the so il m ass in the m id dle part and tak ing the d ifferen t m easures for protection of the bu ild ings in design . The radiation w e ll shou ld be used a lo ng w ith dra in ing w ater in tunne l for draining w ater if there is no condit io n for build ing p ipe w e ll on ground . A t the sam e t i me , the construction should be conducted accord ing to the construction procedure for shallow tunnel for overcom ing the technical prob le m s in construct io n and assur ing the construction quality. K ey words : turn- back lin e of m etro; shallow tunne; l structure desig n ; construct ion technology; building protection 地铁折返线工程是地铁工程建设中的重要组成部 分, 具有结构形式及施 工方法多样、 对 环境影响程度 大、 工序转换复杂、 施工组织要求高、 施工风险大等特 点。因此 , 存在较高的设计施工难度, 一般要求尽量结 合车站采用明挖施工, 暗挖条件下进行折返线工程设 计、 施工在国内应用尚不多见。
王海祥
(中铁第一勘察设计院集团有限公司 , 西安 710043)
摘要 : 研究目的 : 针对北京地铁 10 号线劲松站至终点站折返线区间具有结构形式 多样、 工程水文地质条件差、 地面建筑物及地下管线情况复杂和施工组织难度大的特 点。通过对该 工程施工过 程中的重 点和难点问 题的 分析 , 提出第四系地层中地铁折返 线区间设计及施工关键问题的解决方法。 研究结论 : 第四系地层中修建 地铁时 , 设计应考虑化解断面差异、 减少断面过渡、 预加固中间 土体 , 按照影 响程度的不同采取不同等级的建筑物保护措施 ; 地面无管井降水施工条件下采用辐射井及洞内降水措施。同 时 , 严格按照浅埋暗挖关键工序进 行施工 , 即可解决工程重点难点问题 , 保证施工质量。 关键词 : 地铁折返线 ; 浅埋暗挖 ; 结构设计 ; 施工技术 ; 建筑物保护 中图分类号 : U 231+ . 1 文献标识码 : A
钢筋网 喷射混凝土 格栅钢架 二次衬砌
3 . 3 建 (构 )筑物保护设计 区间隧 道东侧 紧邻农 光里小 区等宿 舍楼 , 多为 20 世纪 80 年代修建的砖混结构, 在隧道开挖期间 , 特 别是在左线大跨隧道的施工 , 将对这些楼群产生不利 影响 , 因此 , 对房屋影响较大的区间大 断面施工的过 程, 进行施工力学模拟分析计算。 计算范围的选取根据断面尺寸、 地质情况和施工 方法确定 , 两侧采用水平约束 , 底部采用竖直约束。计 算考虑了地质条件 , 地层参数根据地质勘查报告和北 京地区的计算经验确定。标准段台阶法施工 , 大跨段 采用双侧壁导坑法施工。施工重点关键工序及地表沉 降特征、 隔断桩变形位移、 房屋沉降分别 如表 2 、 图 4
中粗砂、 粉质粘土、
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粉土、
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粉细中砂。层
间潜水水位埋深 19 . 70~ 21 . 80 m。
2 工程难点
2 . 1 建筑物多 , 基础型式差 沿线的建筑物受影响程度较大的为两栋永 6 建筑 及 3 处一层建筑, 建筑物为 80 年代修建, 6 层砖结构 , 地下混凝土基础, 基础深度地下 3 m, 区间结构建筑物 水平距离 6 . 3~ 6 . 5 m。所以其受地铁施工影响很大 , 极易发生在施工影响下的变形。 2 . 2 地质情况差 结构位于第四系堆积层之粉细砂、 粉土、 粉质粘土 层中 , 地下水位高, 含水层厚 , 通过临近车站施工及降 水实践来看, 水位无法完全疏干, 且长时间抽水将易发 生较大的地面沉降 , 带水的粉土层易发生局部坍塌进 而引发地层沉降。特别是大断面和渡线段结构外形尺 寸较大, 穿越的地层更 加复杂, 地层间 水力联系不明 确, 可能出现降水盲区。 2 . 3 结构断面跨度大, 大小断面过渡频繁 , 工法转换多 渡线段隧道结构断面跨度均在 10 m 以上, 且加之 左右线结构为临近结构, 所以两线宽度以上破裂面内 土体属多次重复扰动, 累计变形大 , 狭窄土体自稳性能 差, 多次扰动易坍塌。更有小断面向大断面过渡、 竖井 横通道进正洞、 临时横通道进两端等多处结构转换, 施 工风险较大。
