地铁洞桩法车站近距离平行下穿老旧排水管线施工技术

技术

Architecture Technology

建 筑

第50卷第11期2019年11月V〇1.50 No. 11 Nov. 2019

地铁洞桩法车站近距离平行下穿老旧排水管线

施工技术

赵萌，马晓晖

(北京建工土木工程有限公司，100015,北京）

摘要：北京地铁6号线黄村站为大型洞桩法暗挖车站，导洞开挖土层为卵石层，其自稳能力差，易发 生坍塌，施工风险大。施工时采取超前地质探测、深孔注浆超前加固土体，将暗挖作业与监控量测相结合形 成动态管理，减少了隧道开挖对土体的扰动和对雨水和污水管线的影响。

关键词：洞桩法；排水管线；深孔注浆；沉降控制中图分类号：TU 74 文献标志码：B 文章编号：1000-4726(2019)11-1300-04

HOLE-PILE METHOD CONSTRUCTION TECHNIQUE FOR SUBWAY STATION PARALLELLY

PASSING THROUGH ABOVE OLD WATER DRAINAGE PIPELINE

ZHAO Meng, MA Xiao-hui

(BCEG Civil Engineering Co., Ltd., 100015, Beijing, China)

Abstract: Huangcun station of Beijing subway line 6 is a large hole-pile subsurface excavation

station, where the heading stratum is of gravel stratum with weak stability, frequent collapse and high construction risks. Advanced geological detection and deep hole grouting advanced earth reinforcement were carried out during construction and dynamic management was used to combine subsurface excavation with monitoring and measurement together, successfully reducing the disturbance of tunnel excavation on earth and the influence on rainwater and sewage pipelines.

Keywords: hole-pile method; drainage pipeline; deep hole grouting; settlement control

北京地铁6号线西延工程西黄村站位于西黄村路 与田村路交叉路口西北侧，为洞桩法（PBA)全暗挖 岛式车站。车站全长252 m，采用双层三（四）连拱 结构，三跨段净宽21.5m，四跨段净宽30.1m,拱顶 覆土约8.5m,底板埋深约25m。附属结构包括3个 出入口、2个风道和1个紧急疏散口。

④

⑤

⑥

现况地面

④

1车站工程概况

西黄村站采用上、下层各个4导洞的PBA暗挖

①

②

③

①

法施工，如图1所示。导洞断面为拱顶直墙马蹄形，

分 3.6m x 4.1 m，4.1m x 4.8m，4.6m x 5.1 m 的 3 种。 导洞初支采用钢格栅+网喷300 mm厚C20混凝土， 打设长1.8m的0 32x3.25超前小导管，导洞结构尺 寸如图2所示。

图1 PBA暗挖法8导洞剖面

污水管线主要位于卵石②5层中。车站小导洞开挖范 围内的主要土层为卵石⑥层和卵石⑦层，围岩稳定性 较差，碎石土等粗粒土自稳能力差，不易形成自然应 力拱，施工时易发生塌落。场地范围内主要含水层为

卵石⑨和⑪层，对车站施工没有影响。

2工程地质与水文地质

西黄村站场地内人工填土层成分复杂，力学丨生质

差异较大，稳定性差，如雨水或污水管线发生渗漏易 形成空洞。受暗挖施工扰动地层易造成地面塌陷。雨、

3

9.0

车站结构与雨、污水管线的位置关系

西黄村站上层导洞结构拱顶距地面的深度为

9m,上层4个导洞先后平行下穿3400mmx

收稿日期：2019-07-03

作者简介：赵萌（ 1984—)，男，北京市人，高级工程师，项目副经

理，e-mail: 277720623@qq.com.

2 500mm雨水方沟、0 1 000污水管，导洞与雨水方沟、 污水管平面交角分别为8°和5°，导洞与雨、污水管

2019年11月赵萌，等：地铁洞桩法车站近距离平行下穿老旧排水管线施工技术•1301.

0 32 x 3.25 前小导管，/=1.8m 每榀格栅打杯，钵向间距300 ：t)6@150x 150 钢筋网纵向连接筋，环向间距lm咕栅钢架，间距〇.5 m

现况地面

g-

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图2

3 500(3600,4600)

-k

图4

西黄村站结构与雨、污水管线剖面关系

导洞断面示意

线顺行长度为223 m。

3 400 mm x 2 500 mm雨水方沟东西走向，为砖砌结构，建于2001年，雨季满水并有渗漏，方沟内底 深4.67 m，暗挖结构拱顶与管沟内底垂直最小净距约 3.0m，为一级风险源。

0

(3)由于长期渗漏的雨、污水管线给施工带来 的地质灾害不可预见，故开挖导洞易造成對塌、掌子 面涌水、流砂等。本隧道位于交通主干道下方，下方 导洞坍塌极易反映到地面’形成地面沉陷’威胁地面

交通及行人和导洞施工人员安全。小导洞开挖扰动引

1 000污水管东西走向，建于2002年，采用顶

起地层不均匀变形又会造成雨、污水管线下沉或不均

管法施工，每节管道长3m，壁厚100mm，接口形

匀沉降进而引起管线接头渗漏，这种双重制约、相互

式为企口连接，每节接头对接处未采取防渗漏处理措

影响的关系导致小导洞开挖施工风险极大。导洞施工

施，管道内常年满水，水流急并有严重渗漏，管内底 时需采取技术措施确保施工安全，施工过程不影响和 深6.46m，暗挖结构拱顶与管道垂直净距为1.67m,

破坏雨.污水管线。

与横通道最小净距仅〇.57m,为一级风险源。

车站暗挖施工期间控制目标是保证3 400mm x

车站结构与雨、污水管线的平面关系如图3所

2500mm雨水方沟和0 1000污水管线使用安全，管

示，剖面关系如图4所示。线沉降小于20mm,导洞拱顶沉降小于30mm，地面

沉降小于30mmo

5下穿雨、污水管线施工及沉降控制措施

5.1雨、污水管线防渗措施5.1.1调查管线情况

通过会同管线产权单位及设计单位，了解雨、污 水管线的性能和特点，掌握雨、污水管线设计资料， 并通过实地调查掌握雨、污水管线水流情况和底板淤 泥沉积状况，确定了雨、污水管线的实际流量。

图3

西黄村站结构与雨、污水管线的平面关系

5.1.2管线防渗措施

(1 )对污水管道加设内衬。管道加设内衬前， 先对污水管线进行临时截流，在断水清淤后修复污水 管线内衬，防止管道接头渗水和导洞开挖时的注浆浆 液进人污水管线。采用紫外固化法，修复污水管内衬。

(2 )对雨水方沟加设内衬。讯期雨水方沟内满 水，非汛期有少量积水。方沟底板测筋混凝土结构, 侧墙为砖砌结构。防水砂浆抹面，顶板为预制混凝土

4施工风险评估与施工控制目标

(1)车站上方老旧雨、污水管线使用年限较长，

管道渗漏造成水土流失，传到地面形成地面沉陷；地 面沉陷又加剧了管线渗漏’形成相互影响关系。

(2 )车站结构处于卵石层，碎石土等粗粒土无 凝聚力，自稳能力差，导洞开挖易出现超挖或賴i〇

.1302.建筑技术

12000

2086

1692 k

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盖板。由于使用年限较长，结构表面有较多裂缝，

缝长〇.3~1.4m,宽0.2〜3.4mm,已有不同程度的渗 漏。米用紫外固化法修复雨水方沟内衬，调整导洞开 挖顺序，安排非汛期进行穿越施工。5.2下穿施工沉降控制措施

5.2.1严格遵守“十八字方针”

本车站导洞开挖范围内的主要土层为卵石⑤层 和卵石⑦层，均为VI级围岩，稳定性较差，碎石土 等粗粒土无凝聚力，自稳能力差，不易形成自然应力 拱，施工时易塌落；导洞开挖时的群洞效应会对地层 造成多次扰动，影响施工安全，由此产生的地层沉降 也会威胁管线安全。对此，每道工序须严格执行“管 超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测” 的十八字方针，将由施工引起的变形量控制在允许范 围内。

5.2.2做好超前地质探测

每个工班需先进行前方地质探测，然后才可开始 开挖作业。每次探测的长度为4m左右，利用洛阳铲 从拱顶部位的掌子面往前掏孔。根据掏出的土体类别 及含水量判定地质情况，发现不良地质情况需提前采 取措施，防止发生塌方等事故，确保施工顺利进行。5.2.3 强化上层导洞深孔注浆进行超前加固

为保证掌子面开挖时土体稳定，严控拱顶沉降， 保证雨、污水管线安全，结合地层状况采取超前水平 深孔注浆措施，以加固隧道拱部土体，控制拱部超挖， 降獅勗风险。

施工采用坑道液压钻机配合偏心锤跟管钻进成 孔、袖阀管注浆的方法，深孔注浆每段长度为12m’ 纵向搭接2m，即纵向每开挖10m封闭1次掌子面， 进行深孔注浆。深孔注浆范围为初支内〇.5m至初 支外1.5m，环向以临时仰拱顶面为基准，加固角度 180°;注浆孔在掌子面上呈扇形环向布置，横向与竖 向孔距均为650mm，先外圈后内圈隔孔注浆。深孔 注浆横剖面如图5所示’纵剖面如图6所示。

3750 792

超前深孔注浆主要工序为：设置止浆墙^钻机成 孔^配置浆液—袖阀管注浆—^果检查。注浆材料根 据现场地质条件选用，经方案比选及现场试验确定选 用1:1水泥浆作为深孔注浆材料。为确保管线安全 注浆压力不大于1 MPa，视注浆情麵时调整。

深孔注浆前需施作止浆墙封闭暗挖施工掌子面。 掌子面采用300 mm厚C20网喷混凝土配合钢筋锚杆 (长2m,按500mm x 500mm梅花形布置）进行封 闭。由于地层中卵石粒径较大，填充物以粗砂为主， 易塌孔，故采用坑道液压钻机配合偏心锤跟管钻进 成孔。

若遇深孔注浆薄弱部位，应采用超前小导管加固 补强，掌子面全断面加固，确保安全稳定。超前小导 管采用0 32普通钢花管，长1.8m。5.2.4严控土方开挖

超前深孔注浆完成且达到一定强度后，可进 行导洞开挖。采用短台阶法人工开挖导洞，台阶长

3~5m，每棍开挖间距为0.5m。施工时先开挖导洞上 台阶，开挖时预留核心土，长度不小于2m。待上台 阶进尺3〜5 m后开挖下台阶。在下台阶中间留置减压 槽，土方开挖后快速架立格栅喷射混凝土进行封闭。土方开挖时应考虑变形和施工误差的影响，超 挖量不得超过6cm。开挖时可根据监测数据适当 调整超挖量，严禁欠挖。若出现坍塌等险情，应立 即喷混凝土将坍塌面回填密实并预埋注浆管填充注 浆。若较长时间停工，应挂钢筋网片喷混凝土封闭掌 子面。

5.2.5坍塌应急处理

考虑到本车站导洞开挖主要土层为卵石层，施工 时易发生坍塌，但由于分8个导洞开挖，导洞断面尺 寸均较小，导洞开挖的榀距可严控在50 cm，即使對 塌范围也不会很大，但若处理不及时，可能造成管线 破坏或地面塌陷，此时可在掌子面附近配备数量充足

图5深孔注浆横剖面

的应急物资，包括方木、钢管、钢筋网片、力口气砖、

2019年11月赵萌，等：地铁洞粧法车站近距离平行下穿老旧排水管线施工技术•1303.

工字钢、砂袋等。若发生i丹塌可先在掌子面打人灌喷 管和注浆管，挂设钢筋网片，喷射20cm厚C20混凝 土临时封闭掌子面，用工字钢支撑隧道拱顶，然后通 过灌喷管向坍塌处灌喷锚喷料或混凝土回填孔洞，最 后_塌处进行回填注浆。5.2.6及时对初支背后回填注浆

初支封闭成环后格栅钢架与围岩间可能存在孔 隙，为避免造成管线沉降，应及时在初支背后注浆充 填孔隙，控制土体变形沉降。

隧道开挖时在侧墙和拱部预埋0 32 x 3.25小导 管，注浆管长度为初支背后0.5m,注浆管环向间距 2〜3m,纵向间距3m,按梅花形设置。注浆管预埋 时前端顶至土层，后端用棉纱封堵并和格栅焊接牢固， 以方便后续注浆。

初支施工完成且混凝土强度达到70%后进行背 后回填注浆，注浆位置与掌子面间距为5 m。注浆顺 序为从下向上、从无水向有水。浆液采用1 :1水泥 浆，无压回填或低压渗透回填，控制注浆压力不大于0.3MPa〇

5.2.7横通道内初支扣假拱

(1)西黄村站共有3处横通道，均垂直下穿 34〇〇11111^25〇〇111〇1雨水方沟和0 1〇〇〇污水管。在 主体结构初支扣拱阶段需破除横通道内侧壁格栅， 致使横通道竖向承载力被削弱。由于车站上方覆土 厚达9m，土压力较大且横通道上方又有雨水方沟和 0 1000污水管，沉降极易超标，造成管线破坏或地 面塌陷，故在横通道范围对车站主体结构进行初支扣 拱时有较大的安全隐患，需在横通道内进行初支扣假 拱，以避免发生上述风险。

(2 )在西黄村站主体结构进行初支扣拱前，对 3处横通道采用初支扣假拱进行加固，以确保主体结 构初支扣拱时受力转换合理。

(3)横通道内初支扣假拱时，在顶纵梁顶回填 混凝土并预埋钢格栅与假拱格栅相连，抬高横通道与 竖井连接一侧的冠梁，确保冠梁梁底与横通道临时仰 拱高差适宜，以方便人员和车辆通行。横通道初支扣 假拱格栅如图7所示，横通道扣假拱纵向剖面如图8 所示。

C30混凝土回填

C30混凝土回填

图8横通道扣假m向剖面

5.3监控量测

为保证车站上方道路及管线安全，对道路、雨水 方沟和污水管进行沉降监测。

洞内监测项目为净空收敛及隧道拱顶沉降等，根 据监测数据调整施工参数，确保暗挖施工安全。

6下穿施工效果评价

通过修复雨、污水管线内衬，降低了因管线渗

漏导致的不可控涌水事故的风险，也避免了导洞深孔 注浆时浆液进人管线。通过导洞内超前水平深孔注浆 加固，使开挖范围内地层成为整体，土层成拱效果良 好，未出现涌水、流砂等问题。通过实施一系列管控 措施达到了预期目标，经对雨、污水管线及车站暗挖 隧道全过程跟踪监测，在车站暗挖全部完成后雨水方 沟、污水管线、隧道拱顶及地表沉降累计沉降值分别 为 5.21mm, 6.53 mm, 4.00mm，9.58mm,远小于允许 沉降值。

7结束语

地铁车站采用PBA暗挖法施工下穿老旧雨、污

水管线，采取各种管控措施确保管线和施工人员安全， 是穿越工程最重要的管控目标。北京地铁6号线西黄 村站暗挖施工中，采取了一系列管控措施，包括管线 内衬修复，深孔注浆超前加固，初支结构背后回填注 浆并及时根据监测数据动态调戀工，将车站下穿施 工对3400mm x2500mm雨水方沟及0 1 000污水管 的影响控制在允许范围内，取得了良好的效果。

参考文献

[1]

黄建军.PBA车站下穿污水管线施工技术[J].随道建设（中英文)， 2012, 32(S2): 147-152.

[2] 地铁暗挖随道注浆施工技术规程：DBJ01—96—2004[S].