摘 要：結合工程實(shí)例，介紹了雙層風(fēng)道的設計及施工方法，建立荷載—結構模型，使用SAP84程序軟件取代框架進(jìn)行平面計算，提出了設計中應注意的關(guān)鍵點(diǎn)，并利用監控量測獲得信息指導施工，及時(shí)采取相應措施，確保施工安全。

　　關(guān)鍵詞：地鐵；荷載；結構自重；支護結構

　　1、工程概況

　　北京地鐵四號線(xiàn)新街口站東南風(fēng)道位于登禹路和西直門(mén)內大街交口，地面交通路況繁忙。地下市政管線(xiàn)眾多，有污水、上水、市政管線(xiàn)等，因此風(fēng)道采用礦山法施工，設計為雙層拱頂直墻結構。風(fēng)道埋深最深處約6m.風(fēng)道結構底板穿過(guò)粉土⑥-2層，屬于Ⅵ級圍巖；結構頂板穿過(guò)的巖土層為粉細砂③-3層、粉質(zhì)粘土④層、粉土③層，屬Ⅴ級圍巖，易發(fā)生坍落現象，穩定性低，無(wú)法形成自然應力拱。風(fēng)道結構邊墻穿過(guò)的巖土層為粉質(zhì)粘土⑥層、卵石圓礫⑤層、中粗砂④-4層、粉細砂④-3層、粉質(zhì)粉土③-2層，邊墻下部以砂土和碎石土為主，圍巖土體的自穩能力差，易發(fā)生坍塌現象。

　　2、施工方法

　　風(fēng)道采用交叉中隔壁法（CRD法），分4層8個(gè)小導洞施工，施工時(shí)嚴格按照“管超前、嚴注漿、短開(kāi)挖、強支護、快封閉、勤量測”的基本原則。

　　1）施作拱部超前支護，在豎井進(jìn)風(fēng)道處和車(chē)站進(jìn)風(fēng)道處各施作一排大管棚護頂以及施作小導管超前支護并注漿加固地層。

　　2）分布開(kāi)挖導洞土體，封閉導洞初期支護，上下臺階步長(cháng)5m，上導坑掌子面應及時(shí)封閉。

　　3）拆除部分底部豎向臨時(shí)支護（一次拆除長(cháng)度小于6m），施作防水層，部分底板。

　　4）逐步拆除部分臨時(shí)仰拱和臨時(shí)支護（一次拆除長(cháng)度小于6m），及時(shí)施做防水層及二襯。

　　5）最終拆除臨時(shí)仰拱和豎向支撐，及時(shí)封閉防水層和二襯。

　　3、初期支護參數

　　初支采用C20早強噴射混凝土，小導管？42（3根/m）L=3.0m，打設角度10°-15°，縱向步距1.0m一環(huán)，鋼格柵由4根25鋼筋焊接而成，每榀格柵間距500mm，鋼筋網(wǎng)為6@150mm×150mm，雙層布置，格柵間布置22縱向拉結筋，環(huán)向間距0.7m沿主筋內外側交錯布置。

　　4、結構計算

　　4.1 荷載組合

　　1） 基本組合構件強度計算；

　　2）短期效應組合構件抗裂計算；

　　3）抗震偶然組合構件強度；

　　4）人防偶然組合構件強度驗算。

　　經(jīng)過(guò)試算，地震荷載和人防荷載作用下的結構產(chǎn)生的內力對結構斷面配筋不起控制作用。這樣地震與人防設計的重點(diǎn)是采取滿(mǎn)足規范要求的一些構造措施。

　　4.2 主要荷載取值

　　1）結構自重，鋼筋混凝土重度γ=25kN/m³.

　　2）地層豎向壓力：本隧道覆土厚度為6m，為淺埋暗挖隧道，因此按計算截面以上全部土柱重量考慮；地層水平壓力：采用朗肯土壓力理論，施工階段外側取主動(dòng)土壓力，使用階段取靜止土壓力。

　　3）活載：地面超載20kPa.

　　4）偶然荷載：8度地震荷載，5級人防荷載。

　　結構計算采用荷載—結構模型，使用SAP84程序軟件取代框架進(jìn)行平面計算。按初期支護與二次襯砌共同承載計算二次襯砌內力，由于初支不考慮防水，因此由二次襯砌承受全部水壓力，而土壓力則作用在初支上，考慮到在長(cháng)期作用下，初期支護材料性能會(huì )逐漸退化，剛度會(huì )下降，二次襯砌承擔荷載70%，經(jīng)過(guò)計算發(fā)現：底部墻腳外側、底板跨中內側、拱背外側及拱頂內側為最不利控制點(diǎn)，通過(guò)對該部分控制點(diǎn)進(jìn)行配筋計算，可以確定二次襯砌結構斷面所需的鋼筋數量。

　　5、主要技術(shù)措施

　　施工方法只是根據斷面形式、圍巖級別、環(huán)境條件等關(guān)鍵因素確定，對于既有的結構跨度，基本工法選擇是比較成熟的。但是決定著(zhù)工程成敗和施工技術(shù)質(zhì)量高低的主要因素在于輔助工法的采用，以及各項控制地層變位措施的實(shí)施時(shí)機。本工程在設計中主要考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

　　1）小導管注漿。小導管一般采用F42的鋼花管，長(cháng)度3m，其注漿加固體直徑500mm左右，超前加固注漿，是行之有效地保證地層自穩的方法之一。根據地層性質(zhì)，采用不同的漿液。對于小導洞開(kāi)挖跨度不超過(guò)6m的結構來(lái)說(shuō)，加固圈半徑0.5m可以保證在初期支護完全達到承載力以前圍巖的自穩�？刂谱�漿壓力或者控制注漿量為注漿技術(shù)重點(diǎn)。

　　2）鎖腳錨桿。根據開(kāi)挖跨度的大小，設置3m左右長(cháng)度的鎖腳錨桿并注漿，可以有效地保證支護結構不產(chǎn)生過(guò)度的整體下沉，特別是采用上下導洞施工的結構尤為重要。當上導洞施工時(shí)，不致使下導洞臨空。

　　3）背后回填注漿。設計中考慮初支背后的空隙存在，對于控制地層變位是不利的。因此必須及時(shí)有效地進(jìn)行回填。一般工序要求距離掌子面3m時(shí)，必須進(jìn)行初支背后回填注漿，漿液為水泥砂漿。

　　4）臺階長(cháng)度。每循環(huán)開(kāi)挖長(cháng)度為0.5m，與鋼格柵間距相適應，并且留核心土，臺階長(cháng)度不合適，可能造成地層變位過(guò)大，甚至地層失穩。設計中提出了上下導洞間開(kāi)挖面距離為5m的要求。

　　5）一次拆除長(cháng)度。對于采用CRD工法施工的結構來(lái)說(shuō)，一次拆除長(cháng)度，又是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)指標。為了不致出現因改變結構受力狀態(tài)而引起地層變位，理論及實(shí)踐證明，一次拆除段長(cháng)度必須小于1D（D為隧洞的直徑），本設計采用較為穩妥數值，每次拆除6m.

　　6、監控量測

　　利用監控量測獲得的信息指導施工，這是淺埋暗挖法施工中必不可少的一個(gè)組成部分。通過(guò)監測對地層的穩定性和支護系統的可靠性做出判斷，及時(shí)采取相應措施，以確保施工的安全本工程將地表位移、拱頂下沉、隧道周邊收斂等量測項目定為監控量測的必測項目，將土壓力、土體位移、支護應力等作為選測項目。當水平收斂變化率小于0.12mm/d，拱頂下沉變化率小于0.1mm/d，而且所測的位移值大于預計總位移值的80%時(shí)，可以認為隧道已達到基本穩定。

　　7、結語(yǔ)

　　通過(guò)對北京地鐵新街口站東南風(fēng)道設計，主要得到以下一些經(jīng)驗和體會(huì )：

　　1）由于風(fēng)道結構施工對周邊圍巖存在著(zhù)多次擾動(dòng)，特別是在中隔墻頂部存在著(zhù)受力復雜的塑性區，因此，在設計、施工時(shí)應特別重視中隔墻的受力平衡及其穩定。

　　2）采用CRD工法進(jìn)行淺埋大跨結構的暗挖施工時(shí)，頂部分塊的大小將最終影響地面下沉量。實(shí)踐證明，頂部施工所引起的地面下沉值占最終地面總下沉量的60%-70%.因此，進(jìn)行施工方案設計時(shí)，應以快速掘進(jìn)、快速封閉為原則。

　　3）在施工二次襯砌時(shí)，應分段拆除臨時(shí)支護，一次不宜超過(guò)6m，拆除過(guò)多會(huì )產(chǎn)生較大沉降變形。

　　4）每段格柵鋼架長(cháng)度一般宜控制在2m-4m，過(guò)長(cháng)過(guò)重運輸即造成安裝困難，過(guò)短將導致鋼架節點(diǎn)多且浪費大。

　　參考文獻：

　　[1]施仲衡，張　彌，王新杰。地下鐵道設計與施工[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1997.

　　[2]GB50157-2003，地鐵設計規范[S].

　　[3]關(guān)寶樹(shù)。隧道工程設計要點(diǎn)集[M].北京：人民交通出版社，2003.

　　[4]孫　鈞，侯學(xué)淵。地下結構[M].北京：科學(xué)出版社，1987.

　　[5]劉英城。結合廣州地鐵談盾構隧道施工[J].山西建筑，2005，31（17）：81-82.