1、三拱兩柱結(jié)構(gòu)暗挖中洞施工工法YJGF-15-2004完成單位：中鐵三局集團(tuán)第四工程有限公司主要完成人：陳鐵師顧擁武任立志于冬雨海勝三拱兩柱結(jié)構(gòu)暗挖中洞施工工法一、前言隨著我國(guó)城市地鐵和交通快速軌道的發(fā)展，修建地鐵的大城市也 越來越多。實(shí)踐證明，軌道交通（地鐵）具有高效、節(jié)能、環(huán)保、運(yùn)量 大、速度快、安全性好、占用城市道路面積少、防空好等優(yōu)點(diǎn)。軌道 交通所到之處交通壓力緩解、樓宇興旺、土地增值、商業(yè)更加旺盛。 由于地鐵所經(jīng)過的地段大部分為繁華的商業(yè)區(qū)，有些地段受拆改費(fèi)用、 交通占道、地下管線保護(hù)、古文物保護(hù)、環(huán)境保護(hù)等方面的影響，明 挖（蓋挖）地鐵車站受到限制，只能采用暗挖法施工，從而出現(xiàn)了暗挖

2、 地鐵車站。北京地鐵五號(hào)線磁器口車站、天壇東門站、崇文門站工程，采用 三拱兩柱暗挖車站中洞法綜合配套施工技術(shù)，保證了工程質(zhì)量和安全， 按期完成了施工任務(wù)，取得了良好的社會(huì)效益，總結(jié)形成本工法。二、技術(shù)特點(diǎn)采用CRD（Cross diaphragm）施工方法完成中洞開挖，形成安全 中洞初期支護(hù)體系。在中洞內(nèi)完成底板、底梁、鋼管柱、中板、頂梁和中拱，形成 穩(wěn)定中洞支撐體系，承受圍巖主要荷載，為邊洞開挖提供安全條件。采用CRD法對(duì)稱完成邊洞開挖。拆除臨時(shí)初期支護(hù)體系，完成邊洞二襯施工。體系轉(zhuǎn)換過程中，合理確定分段長(zhǎng)度，同時(shí)加設(shè)鋼支撐。充分發(fā)揮監(jiān)控量測(cè)作用，信息化指導(dǎo)施工。三、適用范圍適用于圍巖自穩(wěn)能

3、力較差的地鐵大跨雙層暗挖車站。適用于多連拱等地下停車場(chǎng)、地下商場(chǎng)、大跨公路、鐵路隧道 的施工。四、工藝原理把大跨地質(zhì)較差的隧道分成三個(gè)部分，各部分條塊分割，保證開挖期間安全，先形成中洞初期臨時(shí)結(jié)構(gòu)，在臨時(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)施做永久襯砌 結(jié)構(gòu)，形成中部穩(wěn)定支撐，承受圍巖主要荷載，然后對(duì)稱開挖邊洞部 分的各分塊，最后形成整體結(jié)構(gòu)。體系轉(zhuǎn)換過程中，結(jié)合監(jiān)測(cè)情況加 設(shè)鋼支撐。五、工藝流程（一）工藝程序施工準(zhǔn)備一超前管棚一注漿加固一中洞各部開挖一防水層鋪設(shè)一 中洞底板、底梁一立柱一中洞中板一頂梁、中拱一超前管棚一注漿加 固一邊洞各部開挖一臨時(shí)隔壁拆除一防水層鋪設(shè)一邊洞底板一邊墻、 中板一邊拱一二次襯砌背后注漿工法步

4、序見圖1。第一步：進(jìn)行中洞拱 部大管棚超前支護(hù)、 小導(dǎo)管注漿加固地層。3第二步：中洞采用CRD法，按圖中順序 進(jìn)行開挖，及時(shí)封閉 初期支護(hù)。第三步：分段拆除部 分豎向臨時(shí)支護(hù)，鋪 設(shè)底部部分防水層， 施做部分底板、底縱 梁，預(yù)留鋼筋及防水 板接頭。第四步：分段施做立 柱、中縱梁，中層板。第六步：兩邊跨施做大管棚及超前 小導(dǎo)管加固地層，對(duì)稱開挖邊洞上 導(dǎo)坑及時(shí)封閉初期支護(hù)。第五步：分段施做頂 縱梁，拱部結(jié)構(gòu)，在 頂縱梁上加設(shè)鋼支撐 和鋼拉桿。第七步：按圖中順序?qū)ΨQ開挖兩側(cè)邊 洞，及時(shí)施做封閉初期支護(hù)。第八步：分段拆除中洞下部臨時(shí)支護(hù)， 鋪設(shè)邊跨防水層，施做邊跨二次結(jié)構(gòu)。第九步：分段拆除中間臨時(shí)支

5、護(hù)，施做兩側(cè)邊第十步：分段拆除剩余臨時(shí)支護(hù)，施做邊跨拱墻及中層板。部。圖1（二）施工準(zhǔn)備施工降水，使地下水降至結(jié)構(gòu)底板1m以下。搭設(shè)豎井提升架。進(jìn)行施工人員培訓(xùn)。開挖豎井、橫通道，開辟車站施工工作室。準(zhǔn)備好各種材料、機(jī)具，風(fēng)、水、電等管線接至工作室。（三）中洞開挖施工斷面結(jié)構(gòu)尺寸的劃分?jǐn)嗝鎰澐衷瓌t：一般將斷面劃分15m225m2大小的小洞室，寬度 范圍4.56m，高度范圍在3.24.2m左右。地層較差時(shí)，拱部洞室高 度盡量降低。超前支護(hù)(1)大管棚在車站拱部120范圍布設(shè)，管棚直徑108mm，壁厚0 =5mm，長(zhǎng)度18m，搭接長(zhǎng)度3m。外傾角1.5。2.0 ,管棚間距 33.3cm(每米3根)

6、，管棚采用無縫鋼管，6m 一節(jié)進(jìn)行焊接，條件受限制 時(shí)采用3m 一節(jié)。(2)小導(dǎo)管沿車站拱部開挖輪廓線外緣120。范圍布孔，間距為 33.3cm。外插角為2030。，管長(zhǎng)2.0m，材料規(guī)格為42X3.25mm， 縱向搭接長(zhǎng)度1.5m。(3 )選用機(jī)具大管棚施工選用德國(guó)TT集團(tuán)夯管錘，型號(hào)GRUNDORAMATLAS,小 導(dǎo)管采用風(fēng)鎬頂入。(4)注漿材料大管棚內(nèi)注水泥砂漿注漿，小導(dǎo)管內(nèi)注改性水玻璃漿液。水玻璃 35Be45Be，工業(yè)硫酸濃度95%以上。配比13%硫酸：13Be水玻璃約 為1:3(質(zhì)量比)左右,PH值35,凝結(jié)時(shí)間控制在入土后46分鐘，固 砂體單軸抗壓強(qiáng)度大于0.15Mpa。中洞土

7、體開挖中洞采用CRD法施工，18部采用人工依次開挖。各部開挖時(shí)均 采用臺(tái)階法施工，臺(tái)階高3m4m，上下臺(tái)階開挖相距3m5m，開挖步 距為0.5m。各部洞室步距控制810m左右，開挖過后立即噴射C20 混凝土，噴射混凝土采用潮噴工藝。初噴35cm噴射混凝土后，安設(shè)格柵鋼架，格柵鋼架縱向間距 0.5m。格柵鋼架與初噴混凝土間鋪設(shè)6、 150mmX 150mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng) 片搭接長(zhǎng)度不少于15cm。初期支護(hù)背后注漿在拱頂、拱腰、拱腳、墻中等部位各埋設(shè)注漿管進(jìn)行全斷面周邊 注漿。頂部縱向每3m左右布設(shè)注漿管，邊墻45m埋設(shè)注漿管，開挖 34m后進(jìn)行回填注漿，注漿機(jī)械選用低壓注漿泵，注漿壓力控制在 0.3

8、0.5Mpa。注漿材料為水泥漿，孔隙較大部位注水泥砂漿。（三）中洞結(jié)構(gòu)施工中洞開挖全部貫通后進(jìn)行中洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工。分段跳槽施工，分段長(zhǎng)度為立柱縱向跨度，一般長(zhǎng)度 4.5m 6.5m。鋪設(shè)底板防水層并施做保護(hù)層。進(jìn)行底板及底縱梁施工，底板完成后，每隔1.0m恢復(fù)臨時(shí)中隔 壁豎向鋼支撐。進(jìn)行立柱和中板施工，中板完工后每隔1.0m恢復(fù)臨時(shí)中隔壁豎 向鋼支撐。頂縱梁施工為保證梁的施工質(zhì)量，將頂芯梁和頂拱分開澆筑混凝土，先施作 頂芯梁，再施工拱頂襯砌。鋪設(shè)拱部防水板時(shí)，預(yù)留好防水板接頭并 加保護(hù)，對(duì)連拱部位，做好“V”型節(jié)點(diǎn)防水。頂縱梁的混凝土達(dá)到強(qiáng)度要求后，在立柱及頂梁上安裝8 28可調(diào) 式拉桿和橫向

9、工字鋼支撐，間距1m，其布置詳見下圖2。鋼支撐分擔(dān) 由中部拱跨傳遞的內(nèi)側(cè)擠力，鋼拉桿承受拱腳外移產(chǎn)生的拉力。圖2二二虹二二 f（四）邊洞開挖支護(hù)邊跨開挖前先施作大管棚及小導(dǎo)管超前支護(hù)，施工工藝同中洞 管棚支護(hù)工藝。開挖時(shí)，兩側(cè)導(dǎo)坑同時(shí)采用人工對(duì)稱開挖。開挖時(shí)遵循“小分 塊、短臺(tái)階、多循環(huán)、快封閉”的原則，嚴(yán)格對(duì)稱開挖，各部洞室步 距控制在810m。初期支護(hù)同中洞初期支護(hù)施工工藝。（五）邊洞結(jié)構(gòu)施工拆除中洞下部豎向臨時(shí)支護(hù)，拆除長(zhǎng)度為立柱縱向跨度，先加設(shè)臨時(shí) 鋼支撐，加設(shè)方法如圖3。地基整平后鋪設(shè)底層防水板，做 好與既有中洞防水板的連接，并預(yù)留邊圖3 墻防水板接頭。綁扎鋼筋，支立模板，澆注底版混

10、凝土。底板砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除下部水平向臨時(shí)支撐，敷設(shè)邊墻 防水層，預(yù)留防水板接頭，綁扎邊墻鋼筋，支立模板，澆筑邊墻混凝 土。如圖4。600mm鋼管支撐加設(shè)水平鋼支撐，拆除下部第二道水平向臨時(shí)支護(hù)，綁扎中層 板、邊墻鋼筋，支立模板，灌注混凝土，振搗密實(shí)。鋼支撐加設(shè)方法圖5圖4拆除剩余的臨時(shí)支撐，敷 設(shè)剩余邊墻及拱部防水板，施做上 層剩余邊墻及兩側(cè)拱部二次襯砌。（六）二次襯砌背后注漿在邊洞二次襯砌混凝土?xí)r，預(yù) 埋注漿管，直徑為40mm,詳見圖5 “預(yù)埋注漿管布置圖”。二次襯砌背后注漿漿液采用 水泥漿，拱部也可采用水泥砂漿，壓注水泥漿時(shí)，根據(jù)注漿記錄繪制P 一QT曲線來判斷注漿效果(P一注漿壓力

11、，T一注漿時(shí)間，Q一注漿 量)，注漿壓力控制在0.10.2Mpa。(七)監(jiān)控量測(cè)利用監(jiān)測(cè)儀器對(duì)施工過程中的各種變形和應(yīng)力進(jìn)行量測(cè)，通過量 測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算施工過程中地層變化情況，計(jì)算初支和構(gòu)件受力及變形情 況，以此判定施工過程是否安全。對(duì)于地表沉降和拱頂下沉、凈空收 斂等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，利用精密儀器直接測(cè)出變形，對(duì)于初支內(nèi)力、土壓力 及鋼管柱等結(jié)構(gòu)受力情況，埋設(shè)監(jiān)測(cè)元件，利用振弦讀數(shù)儀量測(cè)鋼弦 頻率的變化，計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。量測(cè)儀器對(duì)于地表下沉，拱頂沉降類，利用精密銦鋼尺配合SD0.7水準(zhǔn) 儀進(jìn)行量測(cè)。對(duì)于隧道凈空收斂量測(cè)則利用收斂?jī)x進(jìn)行量測(cè)。(3 )對(duì)于初支內(nèi)力、立柱等埋設(shè)鋼筋計(jì)、表面應(yīng)變計(jì)、土壓力盒，

12、利用振弦讀數(shù)儀和電子應(yīng)變儀進(jìn)行量測(cè)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括工程地質(zhì)與支護(hù)狀況觀察、地表沉陷監(jiān)測(cè)、管 線位移監(jiān)測(cè)、立柱受力監(jiān)測(cè)、拱頂下沉、底部隆起及周邊位移監(jiān)測(cè)、 圍巖壓力監(jiān)測(cè)、格柵及內(nèi)襯主筋內(nèi)力監(jiān)測(cè)3 .監(jiān)測(cè)方法、頻率(見下表1、表2)。A類量測(cè)項(xiàng)目表1序號(hào)觀測(cè)名稱方法及 工具斷面距離量測(cè)頻率備注17天715天15 30天30天以后1地層及支護(hù)情況觀察現(xiàn)場(chǎng)觀察及地質(zhì)描述每次開挖后立 即進(jìn)行2地表沉降精密水 準(zhǔn)儀10m2次/ 天1次/天1次/2 天1次/3天拆撐時(shí)頻率適 當(dāng)加密3拱頂下 沉精密水 準(zhǔn)儀10m2次/ 天1次/天1次/2 天1次/3天開挖后立即進(jìn)行或拆撐后立即進(jìn)行4凈空收斂收斂?jī)x1

13、0m2次/ 天1次/天1次/2 天1次/3天開挖后立即進(jìn)行或拆撐后立即進(jìn)行5底部隆起精密水 準(zhǔn)儀15m2次/ 天1次/天1次/2 天1次/3天開挖后立即進(jìn)行或拆撐后立即進(jìn)行6地表、地 面建筑、 地下管線及構(gòu)筑物 變化水準(zhǔn)儀和水平尺每 30m 一個(gè) 斷面開挖面距量測(cè)斷面前后V2B時(shí)，12 次/ d開挖面距量測(cè)斷面前后V5B時(shí)，1次/ 2d開挖面距量測(cè)斷面前后5B時(shí)，1次/ 1周B類量測(cè)項(xiàng)目表2序號(hào)觀測(cè)名稱方法及工具斷面距離量測(cè)頻率17天715天1530天30天以后1圍巖壓力壓力傳感器20m1次/天1次/天1次/2天1次/23天2立柱應(yīng)力表面應(yīng)變計(jì)6 m1次/天1次/天1次/2天1次/23天3格柵

14、、內(nèi)襯主筋內(nèi)力鋼筋計(jì)頻率儀20m2次/天1次/天1次/2天1次/23天監(jiān)測(cè)的反饋程序及管理在取得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，及時(shí)進(jìn)行整理，繪制U-T（U一位移、受力，T 一時(shí)間）變化曲線圖。數(shù)據(jù)信息采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理，確保每次監(jiān)測(cè)均 有結(jié)果。對(duì)當(dāng)月的施工情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提出合理建議。六、機(jī)具設(shè)備序號(hào)機(jī)械名稱規(guī)格型號(hào)指標(biāo)數(shù)量（臺(tái)）1電動(dòng)空壓機(jī)XP825E23.5m3/min22風(fēng)鎬C-10A1.2m3/min203機(jī)動(dòng)翻斗車1.5T0.6m344混凝土噴射機(jī)PZ-55 m3/h65夯管錘tt 145mm26防水板熱合機(jī)TH-167雙液注漿泵G2JB11KW48灰漿攪拌機(jī)RM-1004.6KW49龍門架自制雙梁2

15、10電動(dòng)葫蘆.QH610t611混凝土輸送泵HBT6060m3/min212砼拌合機(jī)JZC-350350L213灰漿泵PH-53KW214鋼筋加工機(jī)械套215交流電焊機(jī)BX3-300-230KW1816通風(fēng)機(jī)SDFNo28KW417發(fā)電機(jī)靜音型300KW118抽水機(jī)8DA-12揚(yáng)程30m10七、勞力組織（一）車站開挖主要人員配置（見表4）開挖主要人員配置表（按一個(gè)豎井施工配備）表4序號(hào)工種人數(shù)工作內(nèi)容1隊(duì)長(zhǎng)1負(fù)責(zé)全面工作2技術(shù)負(fù)責(zé)人1負(fù)責(zé)全面技術(shù)工作3技術(shù)員8現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)及施工監(jiān)測(cè)4安質(zhì)員3安全、質(zhì)量5測(cè)工2放樣及控制測(cè)量6領(lǐng)工員3施工生產(chǎn)安排7試驗(yàn)2試件制做、送檢8注漿班12超前注漿、背后回

16、填注漿9開挖班80開挖、出土、支立鋼架10噴射班18攪拌料、操作噴射機(jī)、噴射混凝土11保證班12電工、風(fēng)水供給、提升、機(jī)械維修 保養(yǎng)12鋼筋班25鋼筋制作（二）車站襯砌主要人員配置（見表5）襯砌主要人員配置表5序號(hào)工班工種人數(shù)工作內(nèi)容1監(jiān)測(cè)組測(cè)工、技術(shù)員3體系轉(zhuǎn)換過程監(jiān)測(cè)2拆除班操作手4操作風(fēng)鎬司機(jī)3運(yùn)輸棄渣清渣工3清理裝運(yùn)3鋼筋班鋼筋工12鋼筋下料、綁扎電焊工8鋼筋焊接4防水班鋪設(shè)工3無釘鋪設(shè)焊工1施工縫焊接質(zhì)檢員1充氣檢查焊接質(zhì)量5立棋班工班長(zhǎng)1負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)工班工作架子工3搭設(shè)腳手架、立拱架木工2堵頭、拱架加工模板工10支立、拆除、清理模板測(cè)量員2結(jié)構(gòu)放線6灌注班工班長(zhǎng)1負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)工班工作輸送泵

17、司機(jī)1輸送泵操作、維修及下料控制檢料工2混凝土進(jìn)料的控制，收拾下料口振搗工4混凝土振搗試驗(yàn)工1制作試件、送檢清渣工4現(xiàn)場(chǎng)清理殘?jiān)?、關(guān)閉工作口、安拆導(dǎo)管7保證班工班長(zhǎng)1負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)工班工作電工3現(xiàn)場(chǎng)供電電葫蘆司機(jī)3進(jìn)出料提升管道工2各種管道安設(shè)、拆除修理工3機(jī)械修理八、質(zhì)量要求本工法執(zhí)行地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范、地下工程防水技 術(shù)規(guī)范、混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范等有關(guān)規(guī)定外，還應(yīng)做到 以下幾點(diǎn)：1、嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、早成 環(huán)、環(huán)套環(huán)、勤量測(cè)”的二十四字方針，開挖中嚴(yán)格控制進(jìn)尺，開挖 后快速封閉成環(huán)。2、初期支護(hù)噴射混凝土完成后，對(duì)表面進(jìn)行刮平處理，保證防水 層鋪設(shè)時(shí)

18、基面平整度。3、防水材料選用優(yōu)質(zhì)材料，遵循“以防為主、以排為輔、剛?cè)峤Y(jié) 合、多道設(shè)防、因地制宜、綜合治理”的原則，采取以提高結(jié)構(gòu)自身 防水性能、附加防水層、多道防線的整體防水方案?；炷吝x用補(bǔ)償 收縮抗?jié)B混凝土。4、做好梁、拱、柱結(jié)合部位的防水。5、混凝土灌注采用泵送入模方式，充分振搗，保證混凝土密實(shí)， 對(duì)于拱部坍陷部位預(yù)埋注漿管，回填注漿填充空隙。九、安全措施地鐵車站工程是一個(gè)復(fù)雜的項(xiàng)目，安全管理面廣、點(diǎn)多，穿越地 下各種管線，環(huán)境安全要求高。因此施工過程中貫徹“安全第一、預(yù) 防為主”的方針，從宏觀和微觀兩個(gè)方面控制。宏觀上主要以有關(guān)的 法制、經(jīng)濟(jì)和教育為手段，使員工的行為符合安全規(guī)范要求；

19、微觀上 則主要以具體危險(xiǎn)源為對(duì)象，對(duì)施工的全過程建立事故樹，對(duì)可能的 危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行判斷分析，確定重要危險(xiǎn)源、制定技術(shù)方案。具體措施如 下：1、建立完善的安全管理制度，加強(qiáng)對(duì)全體職工的安全意識(shí)教育， 實(shí)行安全生產(chǎn)責(zé)任制，把安全工作放在首位來抓。2、編制應(yīng)急預(yù)案，明確搶險(xiǎn)的具體技術(shù)措施，并進(jìn)行應(yīng)急演練。3、建立和完善監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)，并將監(jiān)測(cè)點(diǎn)的資料實(shí)行信息化管理， 及時(shí)反饋信息，正確指導(dǎo)施工。4、收集地鐵沿線重要建筑物、地下管線及巖土資料；制定專項(xiàng)施 工方案，保證施工安全。5、針對(duì)不同工程和工序，確定安全風(fēng)險(xiǎn)控制點(diǎn)和控制指標(biāo)，加強(qiáng) 過程控制，降低風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。6、與第三方監(jiān)測(cè)單位加強(qiáng)溝通，及時(shí)掌握雙方的監(jiān)測(cè)

20、情況，保證 成果準(zhǔn)確。7、對(duì)重要建（構(gòu)）筑物實(shí)行全過程監(jiān)測(cè)。8、確定預(yù)警和報(bào)警的界限值，根據(jù)變形情況及時(shí)做出預(yù)警和報(bào)警， 提高信息化施工管理的時(shí)效性。9、對(duì)關(guān)鍵技術(shù)措施進(jìn)行分析，論證和評(píng)審，對(duì)其可行性以及安全 風(fēng)險(xiǎn)性作出可靠的評(píng)估。十、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益1、經(jīng)濟(jì)效益日前，國(guó)內(nèi)使用的方法還有柱洞法和眼鏡法等，該方法與上述方 法相比，具有工作面多，工期明顯加快的優(yōu)點(diǎn)，能提高工效22%，工程 造價(jià)降低35%。2、社會(huì)效益由于城市經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，修建地鐵的大城市也越來越多，在繁 華市區(qū)進(jìn)行地鐵車站施工明挖法、蓋挖法已越來越受限制。日前，國(guó) 內(nèi)地鐵車站大部分采用雙層結(jié)構(gòu)形式，因此該方法有廣闊的應(yīng)用前景， 該方法也可應(yīng)用于地下停車場(chǎng)、地下商場(chǎng)等暗挖施做的工程。十一、工程實(shí)例磁器口車站是北京地鐵5號(hào)線與規(guī)劃北京地鐵7號(hào)線的換乘站， 車站全長(zhǎng)180米，寬21.87米，高14.933米。車站建筑面積為12244.2 皿，車站主體覆土深度為9.810.3 m。車站為雙層島式三拱兩柱結(jié)構(gòu)， 車站地下一層為站廳層，預(yù)留通道實(shí)現(xiàn)與七號(hào)線換乘，地下二層為站 臺(tái)層。車站支護(hù)采用復(fù)合式襯砌，初期支護(hù)為25格柵鋼架加C20噴射 混凝土，厚度30cm，二次襯砌為C30、抗?jié)B等級(jí)S10的防水鋼筋混凝 土，最薄處厚度50cm。立柱為C40鋼管混凝土