地铁车站暗挖法施工中大管棚施工方案设计

北京地铁5号线东单车站中间横穿长安街段采用暗挖法施工,用大管棚作为超前支护,通过有限元分析结合施工经验对大管棚施工效应进行了预测,用不同的施工参数做了现场试验,确定了大管棚施工方案和技术参数,为实际施工提供了科学依据。

维普资讯 http://www.77cn.com.cn

地铁车站暗挖法施工中大管棚施工方案设计刁志刚，振刚张(. 1中铁隧道集团有限公司，北京 10 2; . 0 0 2 2北京交通大学土建学院，京 10 4 )北 00 4

摘要：京地铁 5号线东单车站中间横穿长安街段采用暗挖法施工，大管棚作为超前支护，过有限北用通元分析结合施工经验对大管棚施工效应进行了预测，不同的施工参数做了现场试验，定了大管棚施用确工方案和技术参数，实际施工提供了科学依据。为 关键词：铁车站暗挖法管棚地中图分类号： 2 1 .文献标识码：文章编号：0 3 19 ( 0 4 0 -0 50 U 3 4 B 10 -9 5 2 0 ) 70 4—3城市地铁采用浅埋暗挖法施工时，防止地铁施为工造成不均匀下沉，往采用管棚法，是把一系列往就

范围处于粉土层中，顶的大管棚布置范围内属上层拱滞水地带。

的钢管，隧道外轮廓线或部分外轮廓线，隧道轴线沿顺方向依次打人开挖面前方的地层内，以支撑来自外侧围岩的压力。 管棚施工常用方法见表 1在卵石层中施工时，。

夯管法要求卵石粒径不超过管径即可，他方法要求其卵石粒径不超过管径的 13定 ( )钻进技术是近/。导向年来发展较快的非开挖施工技术，的基本原理是先它钻一个先导孔，后边扩孔边回拉铺设管线。导向钻随进一般指铺设小直径、度短的管线；向钻进一般指长定大中型定向钻进。定 ( )钻进具有地表干扰小、导向施()面图 a平地面

路挖奎

站

工速度快、工精度高的优点。最近国内管棚施工施中也有采用非开挖水平定向钻进施工进行超长管棚施

工的案例，定向钻进施工成本比较高。但表 1管棚施工方法比较进度施工方法适用地层

桩大譬棚

误差/m c

地面沉降小小

/m h (/)

夯管法水平钻机回拖水平钻机顶进导向钻机成孔夯管锤夯进

各种土层 3一l 1 0 0一l 5非含水层 6~l O各种土层 6~1 0各种土层

6—1 0≤ l O≤ 1 0≤5

() b横剖面小较小

03.萱 .m桩南基坑

. 3 Qm .桩北基坑鞠}

1工程概况 北京地铁五号线东单车站采用明、挖相结合的暗}

施工方法，辆两端为明挖矩形框架结构，间横穿长车中安街段采用暗挖单拱两柱三跨单层结构，构拱顶距结路面仅 5 8 m。为保证暗挖段施工时路面交通畅通、 . 既有线隧道及暗挖车站施工的安全，暗挖车站横断在面的拱部 2 范围内、车站拱顶环向按 3根/布 8m沿 m图 1管棚布置图()剖面 c纵

置管棚超前支护，图 1见。东单站的拱顶大管棚布置铁道建筑 2 0第 7期 04年一

45

—

北京地铁5号线东单车站中间横穿长安街段采用暗挖法施工,用大管棚作为超前支护,通过有限元分析结合施工经验对大管棚施工效应进行了预测,用不同的施工参数做了现场试验,确定了大管棚施工方案和技术参数,为实际施工提供了科学依据。

维普资讯 http://www.77cn.com.cn

表 2中所述四组试验方案中，一、组方案直接第二

2大管棚施工设计采用“平钻机成孔+夯管锤夯进”管棚施工方导大案。

用导钻机钻 10t i导向孔；三、组方案需要采 2 n的 o第四用直径 10 m的扩孔器扩孔。 6 m 试验开始前需要进行施工准备，体步骤如下：具①

由于管棚位置较高，因此需要预留施工平台，工平台施根据现场条件采用原状土层；施工前放出管棚的具②体轴线位置和标高位置；确定管棚的具体位置后，③要破除钢筋混凝土围护桩露出其作业孔位，棚施工完管毕后进行恢复；破桩定位前对围护桩进行加强：棚④管

2 1试验参数确定 .对不同的施工参数进行现场试验，取离拱顶较选

远的大管棚，有限元计算分析方案的可行性，化试用优验方案。

2. .管棚施工对地表变形的影响 11 用有限元计算法模拟施工对地表变形的影响。计

上方将围护桩分步破除后插入横向水平钢筋与桩钢筋绑扎成一体，灌混凝土形成暗梁，后在暗梁上预埋浇最钢板用于架设支撑。2 2 1 '' . . 1 4 3 0水平导向钻机成孔施工试验

算结果显示，钻孔 10m在 6 m时，为土体的应力释放因造成的地表沉降为 0 5m影响范围为 1 5m,虑到 . m, . 考其他管棚的

叠加影响，表沉降不超过 2m地 m。在塌孔的情况下，设塌孔引起的体积损失完全传递到地表，假 地表的影响范围为计算的 15 1,因为塌孔引起的 . 1则" 3 .地表沉降约为 0 0 4m。说明在不发生塌孔的情况下， .1 大管棚施工对地表沉降的影响很小，一旦发生塌孔，而 就会引起比较大的地表沉降。2 1 2夯击力估算 ..

试验设备如图 2具体试验步骤如下：在工作。①场地整理完成后，照设计顺序准确安装导向钻机，按孔位对正；导向仪器调试到精度测量误差<1 m;② 0 c③

配置泥浆，备钻进施工；由于钻孔位置要求严格，准④ 在每一根钻杆钻进过程中，必须严格控制钻进参数；都 ⑤地表监测要准确测量各项参数 (度、迹方向等 )深轨，及时与司钻人员联系，保钻孔施工准确无误，用导确利向仪进行深度跟踪，整钻进深度，地表布设地面沉调在

夯击力参照顶管施工的计算公式计算：当在①管外存在触变泥浆时： 7 l式中 D为管径， Q r k( D Z为管长，为侧壁摩擦系数，般在 5~1 N m 一 0k/ 2之间 ),计算得到夯击力在 8 7~14 k 7 N之间。②管外不存在触变泥浆时： F=f[ P。 D K(+P ) L+P]式中厂为侧 (壁摩擦系数，般取 0.一 4~0 6 K为系数，湿情况取 .;潮

降观测点；钻孔施工中根据探测仪器曲线，格控制⑥严钻孔轴线，时进行纠偏，偏遵守“纠少纠”原及纠勤的

则；在钻进过程中，格控制钻进参数，保靶位准⑦严确确无误；导向钻孔严格按设计轨迹施工；在钻进过⑧⑨程中由于孔位间距小，减小对土体扰动的影响，取为采间隔钻进施工的方法。

2 P。顶管上垂直土压力，为顶管上水平土压力；;为 PP为土的自重 )。计算的夯击力约在 8 6~12 0k之 1 3 N间。

2 2试验方案确定 .现场采用 ' ' 14 3 0型导向钻机，型洞径为 10 m 成 2 m,可以采用扩孔器扩大成孔，照大管棚的直径可以考参虑采

用略大尺寸 ( 6 10 mm)扩孔器作为对比试验。的 根据夯击力的理论计算，以考虑用 8 0 k可 0 N夯击力的 ' ' 5夯管锤和 18 0k夯击力的 ' 3 0夯管锤作为 11 34 0 N 1 5 1对比试验，四组对比试验见表 2。 2 3试验结论 .表 2管棚施工对比试验参数表类别导向钻孔机型号孔径/ mm

图 2 '" 14" 0型水平导向钻机成孔施工纵断面图 I

四组方案各个施工步骤所用时间见表 3一组、,二第四组TrO 410 6

第一组T4 rO1O 2

第二组TrO 41O 2

第三组TrO 410 6

组、三组方案施工进度慢、工精度不高、管移位较施夯困难；四组方案施工进度和施工精度都能满足现场第施工的要求，能保证管棚的整体工期和下步工序的也正常开展。因此大管棚施工采用德国 '' 14 3 0型水平导向钻机成孔，用 1 0的扩孔器扩孔，后采用 8 0改 6然 0 k N夯击力的 ' ' 5型夯管锤夯进钢管施工。 11 34

夯管锤型号夯击力/N k

1 15 T 4 r 80 o

_3 O r 5 I 18 0 o

_3 O r 5 I 18 0 o

1r4 T15 80 o

--

-—

—

46

-— - -—

铁道建筑

2 0第 7期 o 4年

北京地铁5号线东单车站中间横穿长安街段采用暗挖法施工,用大管棚作为超前支护,通过有限元分析结合施工经验对大管棚施工效应进行了预测,用不同的施工参数做了现场试验,确定了大管棚施工方案和技术参数,为实际施工提供了科学依据。

维普资讯 http://www.77cn.com.cn

裹 3试验方案各个施工步骤所花时间比较裹方案第一组1 i 5m n 15h .

要在钢管上开 8的小孑，入水泥+膨胀剂来使钢 L注管与钢管之间固结成环。3 3施工中需要注意的问题 .

第二组1 i 5m n 15h .

第三组l n 5mi 15h . 15h .

第四组1 i 5m n 15h . 15h . 2 i 5m n 8mn i 2 i 5mn

钻机定位钻导向孔扩孔

()北对接施工。因工程分两段施工，保证暗 1南为挖段的施工安全，北基坑的管棚必须有一定的搭接南长度，据施工经验搭接长度确定为 5m,边为 2 5根 一 . m,样保证管棚为一整体。这( )进角度。结合北京地铁管棚施工的经验， 2夯考

夯管锤

定位管第一节

2 i 5 mn 16h . 5h 8h

3 n 5mi 8ri n a

3 n 5mi 8mn i

棚第二节夯第三节进第四节

夯击力过大造成管位偏差，验失败试

25h .

虑到夯进钢管的挠度，进角度定为 15%~2%比较夯 .合适。采用 T 4导向钻机，进精度高，以取 r0钻可1.%。 5

74h .

3. 6h

3大管棚施工3 1施工顺序 .

( )浆护壁。导向孔成孔时，仅由于管棚的土 3泥仅体开挖应力释放而造成的地层沉降很小，是如果有但

大量的土颗粒流失，可能造成较大的地层沉降。导就向孔成孔时泥浆采用优质澎润土泥浆护壁，减小磨对阻力及护孔有非常好的效果。

因管棚孔位距离较近，成孔和夯进时采用对称在

间隔成孔，邻管棚之间的接口错开，隔布置管棚配相间节，节之间预先焊接好后，邻管棚分段夯入，场各相现焊接。3 2施工工艺 .裹 4主要施工设备裹名称导向钻机

( )工监测。暗挖段上面为长安街，面交通繁 4施地忙，下管线众多。用精密水准仪进行地表沉降监测，地 测定施工对地表的影响及其随时间的变化规律。通过监测数据的反馈及时调整支护参数和施工方案，定确后续工序安排。

规格、号型TI l加

数量2台

4结语 在北京地铁 5号线的东单暗挖车站施工中，对针含水砂土层采用的“平导向钻机成孔+夯管锤夯进水

导向钻具泥浆搅拌机夯管锤空压机

50钻杆 6丌5 A O1r4 T15立方米

2套 1台1 套 1台

管棚”施工方法，以为今后类似工程提供借鉴。的可参 考文献

运输车辆电焊机 B—30 X1 0

2辆2台

喷浆机吊车 1 2吨

1台 1 辆

[]仲衡， 1施张弥等编 .下铁道设计与施工[ .安：西科地 M]西陕学技术出版社。9 7 19 .

[] 2叶建良等编著 .非开挖铺设地下管线施工技术与实践[ . M]

采用的主要设备如表 4所示。现场施工要考虑以

下几个因素：试验施工时，对长安街地下管线进行①要

北京：国地质大学出版社 .0 0中 20 .

[]志良， 3吴应用非开挖技术施工北京地铁超长管棚的试验设计方案[]非开挖技术，03 1,92 . J. 2 0。2 1—4

物探，确保施工过程中地下管线安全；为了提高管以②棚的刚度，管棚内注入水泥砂浆，浆压力在 0 5~在注 .1MP a之间，管棚夯人”增加“内注浆填充”③为“后管；

[]明耀， 4夏曾进伦主编 .下工程设计施工手册[ .京：地 M]北中国建筑工业出版社，99. 19改回日期：0 4—0 2 .0 4—1 5

了减少因为管棚和孔壁之间的空隙引起的地层沉降，

(任审编王责

红)

铁道建筑

20 0 4年第 7期

-

--—

—

47 -— - -—

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/9e8i.html