地铁天安西站施工总结(朱松柏)

1地铁天安西站施工总结二公司朱松柏北京地铁天安门西站，自一九九二年十二月二十八日开工，到一九九九年九月二十八日试运营，历时八年建成（含一年半停工）。前期暗挖与盖挖的方案之争。施工中又经CRD中洞法变为洞、柱、墙暗挖法。横穿车站的七条管线改移方案，欠拖不决，长达两年半之多。资金不足长期困扰着施工进度。后解决了资金，于五十年大庆前昔胜利建成试运营。为总结经验，吸取教训，以利再战，简述如下总结。一、工程概况1、概况地铁天安门西站位于人民大会堂西侧长安街下，地面车辆不断，交通十分繁忙，所处地理位置极其重要。车站主体结构全长期226.1米，宽22.2米，高13.15米，车站结构为三拱，两柱直边墙双层框架结构，设置三个出入口，两个通风道。车站最浅覆盖土厚度5.7米，过管线段，车站拱顶到管线基础厚度仅1.02米。穿过地层为第四纪地层，从上到下依次为回填土，粘砂土，粉细砂，亚粘土，圆砾土，砂粘土和砂层。该地质地下水较为丰富，分上层带水和潜水，上层滞水分布无规律，在地下5~15米处，潜水位标高在28.16米左右，承压水标高在26.01~27.16米之间，即车站底部有2.5~3.5米在地下水位以下，施工难度极大。2、天安门西站洞、柱、墙法暗挖法地铁天安门西站采用洞、柱、墙法暗挖法施工，施工程序：利用1#出入口竖井，经施工通道，进入底部小型导洞与上部小型导洞，柱间导洞相结合的开挖全站贯通，做好导洞初期支护并注浆加固地层，施作地梁条基，形成纵横向梁式基础，北京地铁复八线天安门西站施工总平面图2为桩、柱、墙的施工作业创造一个安全稳定的空间。采用多工作面平行作业挖孔桩，施做中柱、边桩和花边墙，钢管柱与钢筋笼采用拼装式，花边墙采用就地绑扎钢筋、立模灌筑砼。在桩、柱、墙施作完成后施作天梁，形成立体框架体系。随后先中跨上导洞开挖初期支护，紧跟两边跨上导洞开挖初期支护，并依交进行中跨、边跨二次衬砌，使顶部形成封闭稳定的结构。顺序先中跨后边跨挖土到中层板之底，施作中层板二衬结构。下层仍依次施作底板仰拱、边墙，最后施做站台层及其它工程。车站结构中柱采用φ600MM钢管砼柱，其纵向间距6.6米，横向最大跨度为8米。钢管柱壁厚16mm，分四节安装，用法兰与就地焊接连接，内灌注C35砼。边桩采用1000mm及800mm钢筋笼砼桩。间距2.5米，钢筋笼分成四节吊装，底部与条型基础就地焊接，其余均通过法兰连接，灌注砼，中柱与边桩均落在底部条基上。施工期间的荷载由中柱、边桩传递到地梁条型基础上。车站结构防水采用全封闭柔性防水层，材料原定采用EVA膜（车站结构顶部设双层）后改为ECB，背后铺贴PE泡沫板，砼为泵送C30、S8防水砼，并掺入防裂型FS-1砼减水剂，增加密实性，确保二次模筑衬砌砼不渗水，天梁处防水，除柔性防水层外，另埋设引水管穿过钢管柱引至底部排水沟。为保证在最不利条件下天梁接缝处不渗水，不漏水。沉降缝采用中埋式橡胶止水带防水，纵向、横向施工缝均采用二道橡胶止水条防水。施工降排水主要采用地表、洞内深井降水措施，施工期间做到了无水作业。3、本工程的施工难点〈1〉首次采用洞、柱、墙法暗挖法施工地铁地下车站，技术新、工艺新、材料新、方法新、熟悉和掌握该工法，需要学习，需要实践。〈2〉工法中拱架结点联接，甩筋联接难度大，预留部位多，定位困难。〈3〉施工工序转换多，应力多次变换，受力复杂。〈4〉钢管柱，钢筋笼加工精度要求高。吊装就位空间小，定位困难。〈5〉车站结构顶部，接近管线群底部，开挖造成的地表及管线基础下沉，施工安全难度大。〈6〉出碴进料同用一个竖井受到限制。洞内开挖、挖孔、衬砌及破除初期支护等工序既有平行作业，又有交叉作业，均受运输制约。〈7〉天梁施工空间小，技术要求高，施工工作量大难度大，预留预埋钢筋甩筋，防水板接头多，是受力结构的核心部分。〈8〉天、地梁的防水层的保护，始终是一切工作中重中之重的工作，最后要达到不渗不漏。〈9〉施工测量精度要求高，难度大，单导线不能闭合，且后视距离短，3稍有误差，上导洞预留节点板初支扣拱时就有可能联接不上的问题出现，后果不堪设想。〈10〉地梁下导洞横断面净孔尺寸小，横向甩筋和预留防水板接头困难很大，地梁为了钢筋联接螺栓增加了上万个接头。二、施工方法地铁天安门西站采用洞、柱、墙法暗挖法施工。洞——上、下八个小导洞及柱下若干个横向联接导洞。柱——70根钢管柱和197根护壁桩，均采用人工挖孔桩、护壁、再吊装钢管柱和钢筋笼，最后灌注砼。墙——沿车站四周每7.5米设长1.5米厚0.4米的花边墙一道。在柱上、桩上、墙上做天梁形成立体的框架结构。初支扣拱和二次衬砌拱部钢筋砼均座落在上述天梁结构上。接着做中层板、底板、边墙、站台层。4（1）导洞施工导洞施工采用小型机械配合人工开挖，短台阶留核心土，台阶长度2~3米。开挖前在起拱线以上采用小导管超前预注浆，以达到加固地层，确保安全施工和有效(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)北京地铁复八线天安门西站洞、柱、墙法暗挖施工工序图5控下沉之目的。注浆管环向间距0.3米，注浆管长度根据导洞钢支撑间距确定，保证纵向二排导管在地层中的水平搭接长度大于1米。桩上导洞每榀钢支撑间距1.25米，每榀施作小导管一次，管长2.5米；柱上导洞每0.5米架设一榀钢支撑，是根据三跨钢支撑间距确定的，每两榀钢支撑施作一次小导管注浆，小导管长度2.5米；桩下导洞在起拱线以上布置小导管注浆，边墙在砂层中时，边墙设注浆管注改性水玻璃或水泥浆加固周围地层，防止塌坍；桩下导洞钢支撑间距为1米，每一榀施作小导管一次（含锁脚锚杆〈管〉），管长2米；柱下导洞钢支撑间距为0.7米，每两榀钢支撑施作小导管一次，小导管长度2.5米。站端两头横导洞，用正台阶法施工，分上、下两层，拱部施工完毕后再施工下部，由于端头横导洞比桩、柱均高出很多，故在每榀钢支撑中部设Ⅰ16工字钢临时支撑，在导洞相交处及附近钢支加密，加大初支参数，每榀钢支撑排小导管一次并预注浆，小导管长度保证导管在地层中的水平搭接长度大于1米。所有已施工的上、下导洞在施作的同时，应预留的注浆管，纵向每两米设一环注浆管，环向间距1.5~2.0米一根注浆管，对初支注浆管背后注水泥浆加固形成自然拱，改善受力状况。其目的是控制地表下沉和为下一道工序桩、柱人工挖孔桩的施工安全。在柱下导洞施工中增设了小导洞底部小导管注浆加固地层，纵横每1米梅花形布置注浆管，管长1.0米，以此加固条基以下2米地基，提高地基承载力和条基稳定。车站底部有2.5~3.5米在水中，且为承压水，车站下导洞施工前应进行地表深井降水，保证下导洞施工时处于无水作业。以保证施工质量，提高施工速度。在施工前已考虑地表深井降水不能保证无水作业的备用降水方案——洞内轻型井点降水和注浆堵水以利施工顺利进行。导洞施工顺序：为了导洞的稳定和安全，应先施工下导洞，后施工上导洞。施工下导洞时也应跳跃间隔施工，如先施工南桩下导洞和北柱下导洞，两下导洞作业面应保持5~15米前后距离，等上述两下导洞施工到端头导洞交汇处或施工距离达50~60米以上时，再施工剩余的两个下导洞。上导洞也照此办理。这样做以免产生群洞效应，避免产生过大的拱顶和地表下沉量及不安全因素。产生过大的下沉量在天安门西站施工中是有教训的。一九九五年四月天安门西站按洞、柱、墙壁法暗挖法施工之初，施工进度求快心急，四个下导洞齐头并进全面推进。结果使宽度达625.2米横断面内，土体全部拢动，大面的群洞效应产生，四个下导洞开挖初支成功的地段，拱顶下沉量值达24~27MM，地表沉降槽值大大超过预定值，此时才开始认识到群洞效应如此之大，引起了各级领导高度重视，以此类推，上导洞开挖，三跨初支扣拱、直至二次衬砌、中层板、底板、站台层全面完工，那时的下沉量将是下导洞施工的2倍。认识群洞效应之后，立即采取措施，恢复到上面所说的施工方法上来。有效的扼制了拱顶和地面下沉值过大的状态，为顺利安全的通过管线段奠定基础。（2）东南风道进入车站施工通道该方案为天安门西站和西~东区间隧道施工两者兼用。后因九三年十一月份暂停天安门西站施工，只作为西~东区间隧道施工用，并取消原进入西~东区间隧道的绕道方案，帮东南风道进入车站施工通道，只为车站下部施工时的辅助工作面。施工通道开挖宽度5.3米，最大高度16.95米，长度25.8米，分四部开挖施工。Ⅱ~Ⅲ、Ⅲ~Ⅳ断面之间设临时仰拱并喷砼初支。一九九五年四月恢复天安门西站施工后，西~东区间隧道施工无路可行，后又决定恢复原进入西~东区间隧道的绕道方案。又实现了天安门西站和西~东区间隧道施工两者兼用之目的。（3）区间隧道进入车站施工方法为缓解天安门西站出碴、进料的运输压力。决定从天安门西站东、西两端区间隧道提前进入车站，介入施工，在区间隧道距离站端15米处起加强初期支护，钢支撑格栅断面由180×180MM，增大为200×250MM，主筋由φ22MM，变为φ25MM，钢支撑架立间距由1米改为0.5米，初支喷砼厚度由30CM变为35CM，以解决天安门西站站端应力传递给区间隧道的问题。在距两天安门西站两端变形缝2.5米范围内，断面单侧向外加宽1.35米（东端1.45米）。全断面仰拱降低1.75米，以利与桩下导洞接通，达到增加工作面的目的。（4）过管线段加固处理方法地铁天安门西站穿过一管线群，以煤气和上、下水管线为最大安全隐患，始终伴随着施工全过程，其里程为B187+06~B187+56，管线基础最低标高为39.54米，距车站结构初支拱顶最薄处为1.02米。7条管线以φ400MM煤气管线隐患最大，该管线始建于1958年，经近40年的运行，属于超期运行的管线，若管线下沉，引起煤气泄漏发生爆炸，后果不堪设想。其次是φ900MM的平接污水管线，同样是地铁7天安门西站施工的心腹之患，若发生管线断裂，对工控而言，将是灭顶之灾。当然通信、雨水、电力管线不是不重要，相比之下，安全隐患小一些。施工初期和施工过程中，在市政府有关部门的关怀下，在北京地铁建设公司直接参于帮助下，提出临时改线，关键时刻短期断气等方案，终因资金和技术等原因，最终未能实现。最后在前无外援，后无救兵的情况下，只能靠我们自己。经过仔细的分析，精密的计算，按30MM允许下沉总量，60米的沉降槽范围之内的煤气管线只伸长0.17MM，鉴于上述计算依据，我们有修建折返线和长安街人行过街道多次穿越管线的经验，决定采用特殊的加固措施，严密的监控量测严密手段，稳妥的施工技术措施，组织精兵强将，以快通过办法，一举解决长期困扰着地铁天安门西站施工难题，管线段通过问题。为了控制管群的沉降，保证施工安全。开挖上导洞和中、边跨扣拱时，采取如下措施。〈1〉在拱部排φ32，δ=3.5MM的钢管棚，每开挖一榀0.5米排一次并预注浆。〈2〉管长2.5~3.0米，间距为0.1米或密布。〈3〉开挖、初支完成后，从预留的注浆管注水泥浆或水泥砂浆推进行背后回填和加固被拢动的地层，形成外围注浆加固层，有效控制地表下沉。〈4〉适当加大支护参数。附图8热力管沟B187+44.0电话线B187+37.3φ400煤气管B187+32.5电力线B187+22.5φ900雨水管B187+13.5φ400污水管B187+11.044.45（地面）40.0242.5443.5643.2139.54主体结构外轮廓柱上导洞结构外轮廓桩上导洞结构外轮廓2.081.410.550.904.601.02图2管线埋深示意图915001000Ⅰ说明:1、本图尺寸均以毫米计。2、φ32小导管棚，长L=2.5米环向间距0.3米，砂层注改性水玻璃浆液超前加固，边墙也必须超前加固注浆,排管每两榀设一次或每榀设一次。3、钢支撑架设抬拱变为整榀拱，其间距为0.5米。纵向用ф16连接筋连接，环向间距0.5米。10×10钢筋网满铺。4、上下部台阶长度控制在2.5～3.0米，上部必须按要求有核心土。5、拱脚必须每榀加设φ32锁脚锚管，L=2.0米遇不同的地层注不同的浆液加固。且锁脚锚管和钢支撑焊接在一起，斜插角40～45°每榀均须设置。6、φ32小导管棚斜插角要根据不同的管线进行选择，α最小允