黄庄换乘车站地铁一次性暗挖换乘车站综合施工技术.doc

地铁一次性暗挖换乘车站综合施工技术
隧道分公司
1 工程概况
1.1设计简述
黄庄车站位于中关村大街与知春路十字路口，为地铁四号线与十号线的换乘站，由于四号线与十号线车站同期设计、同期施工，为方便乘客换乘，两站设计成十字换乘站。四号线车站位于中关村大街下，呈南北走向；十号线车站位于知春路下，两站在平面上斜交。
图1.1-2 四号线车站和十号线车站主体横断面图
海淀黄庄十字路口路面交通异常繁忙，中关村大街机动车道及人行步道总宽为40.0m，路口处局部拓宽为50m，道路规划红线宽80.0m，路西侧为宽35m左右的绿地；知春路道路规划红线宽50.0m；中关村大街及知春路均已实现规划，黄庄站四号线车站和十号线车站主体结构形式是顶部为三连拱的两层三跨框架结构，暗挖施工，四号线车站净宽21.5m，岛式站台宽度14m；十号线车站净宽21.6m，侧式站台宽度7.5m。黄庄站平面图见图1.1-1，四号线车站和十号线车站主体横断面图见图1.1-2。
车站主体采用暗挖施工，车站主体为三连拱的两层三跨框架结构，由侧墙、梁、板、柱及三连拱等构件组成。纵向采用纵梁体系，中间设有两排Φ800钢管柱，楼板及底板横向形成三跨连续结构。在板和梁、板和墙交界处设立受力斜托，以改善板的受力条件。主体结构侧墙为挖孔灌注桩加内衬墙重合结构，挖孔灌注桩作为施工期间的基坑支护，同时兼作永久结构受力的一部分，桩与内衬墙之间设立防水隔离层。拱顶采用三连拱复合衬砌结构形式，初期支护为钢筋格栅拱、网喷射混凝土结构，二次衬砌为模筑钢筋混凝土结构，初期支护与二次衬砌之间设立防水夹层；二次衬砌采用纵梁体系。
1.2周边环境及管线情况
1.2.1邻近建筑物
黄庄站1、4号风井及4号风道与中发电子大厦（30m高、地上9层、地下2层）基础水平距离仅3.6m，1、4号风井及4号风道施工势必对中发电子大厦导致不利的影响。1、4号风井及4号风道和中发电子大厦位置关系见图1.2.1。
1.2.2管线情况
黄庄站场区范围内管线密布，大大小小各种管线和地下构筑物多达56条管线，分属18家单位。测区范围仅井盖就有518个。特别是东西走向的十号线车站，上方有13条管线（涉及上水、燃气、电信、电力、热力、雨水、污水等各种市政管线），两侧还各有一条热力管沟和电力隧道。各种管线现状条件千变万化、千差万别，这些管线是黄庄车站施工最大的风险所在。十号线车站上方管线断面示意图见图1.2.2。
1.3设计工法拟定
1.3.1地铁车站施工方法简介
地铁车站施工方法重要有：明挖法、盖挖法和浅埋暗挖法。
明挖法施工规定场地条件空旷，交通流量小，管线少。
盖挖法介于明挖法和暗挖法之间，除结构顶板采用明挖施工外，其余均采用暗挖施工。但盖挖法施工与明挖法施工同样，都受到场地条件、管线和交通限制。
浅埋暗挖法施工在城市地铁施工中广泛应用，需要场地小，对交通影响小，管线可不改移或悬吊。
1.3.2黄庄车站明挖、盖挖施工和暗挖施工方案比选
⑴中关村大街与知春路下管线均较多，中关村大街下管线基本位于道路两侧，埋深较深；而知春路整条道路下均有管线，共有上水、燃气、电信、电力、热力隧道、电力隧道等多条管线和构筑物，这些管线均沿车站纵向布置，若采用明挖或盖挖施工，结构顶板埋深不能太深，管线必须改移，而知春路管线没有改移位置。此外十号线车站长度为156m，管线进行这么长距离悬吊难度太大，故十号线车站无法采用明挖或盖挖施工。
⑵四号线从十号线下方通过，十号线车站的埋深决定了四号线埋深较大，为6.85m（暗挖结构拱顶埋深）；假如四号线车站双层部分要采用明挖或盖挖施工，车站须设计成地下三层，受地下管线的限制，四号线与十号线车站关系已定。且车站长度受两条线共用厅的限制，已压缩到最小，即使车站须设计成地下三层，也要这么长。故地下一层只能作为商业开发或自行车库使用，车站南北两端独立空间作为商业开发意义不大，若作为自行车库使用，车库的出入口无处放置，此外，双层车站已进入路口，现状道路交通十分拥挤，四号线车站双层部分要所有采用明挖或盖挖施工，对现状交通的干扰较大。因此，针对黄庄站特殊的管线和交通条件，只宜选择浅埋暗挖法施工。
⑶黄庄站四号线与十号线均为地下两层三跨拱形结构。根据国内外浅埋暗挖车站施工经验，除“PBA法”外，目前，常用的施工方法有“眼镜法”、“中洞法”、“侧洞法”等。
“眼镜法”合用于断面宽度较大的单层结构，不宜采用；“侧洞法”是修建大跨隧道的常用方法，但由于一方面开挖两个跨度较大的侧洞，对地层干扰次数多，地表沉降大，施工风险亦较大；而“中洞法” 的中洞可以一次形成永久结构高度，无须体系转换，中洞施工采用CRD工法，较安全可靠且地面沉降可控制在设计规定范围内。
“眼镜法”、“中洞法”、“侧洞法”都存在以下缺陷：施工工序繁多，结构断面不经济且凿除量大、作业空间条件差、工程质量较难保证。并且黄庄站为十字换乘站，采用中洞法形成结构的侧墙为曲墙，换乘节点难以解决。为解决上述方法存在的这些问题，施工方案采用一种新的浅埋暗挖工法：“暗挖逆作法”。
暗挖逆作法：暗挖逆作法源于盖挖逆作法与施工优化的PBA工法的有机结合。其基本思想是通过暗挖形成结构的上层顶盖，采用逆作完毕下层开挖及各层墙、板内衬。
“暗挖逆作法”形成双层车站结构的墙体为直墙结构，换乘节点亦成为双层直墙结构与单层暗挖拱形断面相交，使节点区结构更趋合理，安全性更高。
车站施工步序示意图见图1.3。
1.4地质条件
十号线车站和四号线地质纵剖面图分别见图1.4-1、图1.4-2。
1.5重要工程量
土方开挖25.7万方，回填3万方，砼12.6万方，钢材3万吨，建筑面积2万5千平方米。
1.6重要工程特点
地下管线密布，地上交通繁忙，地质条件差，周边环境复杂，结构设计多样，群洞效应显著，规模巨大，工序频繁转换，工期紧迫，被专家称为“结构最为复杂、工期最为紧迫、规模巨大”的、一次性建成的暗挖地铁换乘车站。
1.7施工工期及造价
自2023年12月27日至2023年12月15日，中标价2.673亿元。
2黄庄站综合施工技术研究
针对黄庄站“地下管线密布，地上交通繁忙，地质条件差，周边环境复杂，结构设计多样，群洞效应显著，规模巨大，工序频繁转换，工期紧迫”的特点，结合施工实际，项目部从进场之初就着手进行施工筹划和方案研究，并在施工中不断优化施工方案，拟定在施工中进行地铁换乘车站群洞开挖复杂结构综合施工技术研究，其重要内容涉及：
⑴地层异常区探测及解决施工技术
⑵浅埋暗挖地铁车站管线群中126m长、Φ159大管棚独头施作技术
⑶管线安全性评价、实测跟踪及监控量测综合分析施工技术
目前黄庄站四号线车站南、北两端侧三连拱衬砌施工完毕，地下一层侧墙及中楼板衬砌施工完毕，正在进行地下二层土体开挖。十号线车站主体两侧拱衬砌施工完毕，正在进行中拱开挖支护施工。综合施工技术研究也已取得如下进展：
⑴地铁换乘车站群洞开挖复杂结构综合施工技术研究已经取得阶段性成果。
⑵Φ159大管棚126m独头钻进一次性打设成功，精度控制在3‰以内，被专家称为“国内领先，行业一流”。
⑶黄庄车站施工期间管线安全性评价在国内率先采用实测跟踪技术，已取得突破性进展。
⑷地层异常区探测及解决施工技术、管线群中施工技术等在北京地铁在施的四号线、十号线、奥运支线、机场线中，被北京轨道交通建设管理公司树为典型，上述施工技术在四条地铁线路建设中推广，并于2023年4月12日在黄庄站召开了四条线建设、监理、设计和施工单位参与的现场观摩会。

3地层异常区探测及解决施工技术
根据设计提供有关资料及现场调查结果，黄庄车站施工范围内地下管线众多，管线分布复杂，管线埋深1.0 ～8.8 m，各种市政管线特别是上水管、雨水管及污水管等管线绝大多数存在渗漏现象，渗漏管线周边土体长期被水浸泡软化，并且由于翻修道路、管线施工等不同限度的导致土体扰动，形成空洞、松散、富水等地质异常区，上述地质异常区对地下结构施工安全导致很大威胁，施工风险极大。
3.1空洞探测
为查明黄庄站施工场区范围内特殊的地质情况，了解车站暗挖结构上方地层实际情况，消除地层异常带来的隐患，我们在施工前邀请北京交通大学采用探地雷达设备进行了地层探测，探测工作使用美国劳雷工业公司物探部生产的SIR2023探地雷达系统，属SIR系列的最新级别，设备为便携式，涉及主机、天线（合用于不同探测深度和精度的天线，15MHz-1.5GHz）、电缆、蓄电池等，同时还配有数据解决专用软件。该仪器可以提供一种安全、快速的勘察方法，不需要开挖，也不会导致对建筑物的破坏，已广泛应用于岩土工程勘察等方面，在城市地下管线探测中也有广泛应用。分别采用800MHz和400 MHz天线对地层情况探测，同时部分地段补充100MHz天线探测，测线总计423条，测线总长度9224.2m。探测以勘察钻孔揭示的地层情况为标准，进行地球物理参数标定和该地层典型地层单元雷达信号标志的拟定。
通过对探测数据的解决和综合分析，获得场地内特殊地质（洞穴、局部富水区等）分布状况的相关数据资料，通过物探地质综合解释、分析认为，黄庄站场地12m以上地层存在部分松散区较多，重要是部分回填和杂填土欠密实，部分地段存在由于地层含水状况变化导致的富水区，重要有地质条件变化导致的上层滞水，部分管线渗漏导致的局部富水区等。此外部分地段分布有土层分布不均匀出现的土洞和既有松散区加空洞等特殊地质情况。
3.2探测结果整理分析
根据《北京地铁黄庄车站地质异常区探测情况综合报告》探测结果，经整理后统一进行分区编号，综合成果见黄庄车站地层异常分析汇总表（表3.2）和异常区平面布置图（图3.2）。

地铁黄庄车站地层异常分析汇总表 表3.2
检测区域
异常区 编号
里程
平面范围（m2）
影响深度(m)
异常现象特性
I
区
LI-1
K20+383.2～K20+394.7
11.5×5.6
1.0～2.5
位于Φ600mm的自来水管线区，土层含水量高异常，土体结构不均匀
LI-2
K20+410.9～K20+432.3
21.4×6.5
0.5～3.5
位于Φ600mm的自来水、电信、雨水（砼）和污水（砼）等管线密集分布区，地层结构不连续，土层松散或土质结构不均
LI-3
K20+444.9～K20+457.1
12.2×10.0
0.5～4
土层松散或土质结构不均，土层含水量高异常（也许洞穴）
LI-4
K20+435.6～K20+446.3
10.7×6.5
0.5～3.5
位于Φ600mm的自来水、电信、雨水（砼）和污水（砼）等管线密集分布区，地层结构不连续，土层松散或土质结构不均（也许洞穴）
LI-5
K20+389.7～K20+402.2
12.5×4.0
1.5～6
雨水、污水管线影响区，地层结构不连续，土层松散或土质结构不均（也许洞穴）
LI-6
K20+389.3～K20+398.4
9.1×3.4
0.5～3.5
地下反射异常（也许洞穴）
LI-7
K20+424.5～K20+432.4
6.1×11.8
1.0～6
地下反射异常（也许洞穴）
LI-8
K20+399.6～K20+402.2
3.4×7.5
2.5～7
上层滞水区
LI-9
K20+435.6～K20+446.3
10.7×6.5
0.5～3.5
位于Φ600mm的自来水、电信、雨水（砼）和污水（砼）等管线密集分布区，地层结构不连续，土层松散或土质结构不均
LI-10
K20+382.1～K20+379.4
5.1×2.1
4.0～6.0
上层滞水区
LI-11
K20+376.3～K20+387.4
13.3×5.5
2.0～7.5
水管渗漏富水区
Ⅱ

区
LⅡ-1
K20+529.7～K20+549.4
19.7×9.7
0.5～4
位于Φ800mm的给水管线区，土层松散或土质结构不均，土层含水量高异常（也许洞穴）
LⅡ-2
K20+593.4～K20+605.4
12.0×6.0
0.5～3.5
因管线（井）施工扰动较强地层结构不连续，土层松散或土质结构不均，浅地层含水量异常高（也许洞穴）
LⅡ-3
K20+505.0～ K20+525.3
20.3×8.7
0.5～3.5
土质结构不均，松散，含水量中档异常（也许洞穴）
LⅡ-4
K20+540.6～K20+556.3
16.6×7.9
1.0～5.7
反射异常区（也许洞穴）
LⅡ-5
K20+578.6～K20+596.3
20.3×4.8
4.0～9.5
上层滞水区
LⅡ-6
K20+505.5～K20+518.3
13.4×4.1
3.5～7.5
反射异常（也许洞穴）
LⅡ-7
K20+500.5～K20+517.3
11.7×5.1
4.5～9.5
反射异常（也许洞穴）
LⅡ-8
K20+573.6～K20+588.3
7.0×15.4
1.0～6.5
反射异常（也许洞穴）
LⅡ-9
K20+556.6～K20+565.3
9.8×5.4
1.0～5
异常区
Ⅲ

区
LⅢ-1
K2+333.2～ K2+347.3
14.1×3.3
0.5～6.5
Φ1400mm上水管及其他管线区，土层含水量高，管线渗水异常区
LⅢ-2
K2+370.1～ K2+383.5
13.4×3.9
0.5～6.5
位于Φ1400mm上水管及其他管线密集分布区，上部土层松散或土质结构不均，下部土层含水量高异常，管线也许渗漏水引起富水异常
LⅢ-3
K2+363.8～ K2+375.2
11.4×5.4
0.5～4.5
位于南侧雨水管线影响区，地层结构不均，局部含水量高异常
LⅢ-4
K2+371.1～ K2+395.1
24.0×3.0
0.5～6
位于Φ800mm上水管线区，下部地层含水量高异常，推测为管线渗水导致富水异常
LⅢ-5
K2+377.3～ K2+370.1
8.1×3.5
3～7.5
水管渗水异常区
LⅢ-6
K2+382.1～K2+369.8
22×4.5
2.0～7
反射异常（也许洞穴）

IV
区
LIV-1
K20+471.9～ K20+482.1
10.2×15.3
0.2～6.5
位于电力管沟和雨污水管线区，管线区地层不连续，管内积水外漏，土层含水量高异常
LIV-2
K20+492.6～K20+502.5
9.9×32.5
0.5～6.5
位于Φ300mm和Φ800mm上水、电信、高压燃气等管线密集分布区，地层结构不连续，土层松散。各类管线及管井中积水渗漏导致地层土体含水量高异常（也许洞穴）
LIV-3
K20+466.1～K20+473.4
7.3×15.6
0.5～5
地层密实度极差，局部也许存在小规模空洞或松散物（也许洞穴）
LIV-4
K20+481.4～K20+489.7
8.3×23.5
0.5～6.5
位于Φ1400mm上水管及电信、雨水管分布区，上部地层结构杂乱不均，较松散，下部土体含水量高异常
LIV-5
K20+463.5～K20+472.9
9.4×5.8
0.5～4.5
位于南北向Φ600mm上水管及东西向电信等管线区，土体上部结构杂乱不均，下部土体含水量高异常
Ⅴ

区

LV-1
K2+273.6～ K2+257.9
5.4×16.1
2～7.5
反射异常区(也许洞穴)
LV-2
K2+275.5～ K2+262.7
2.4×7.6
2～7.5
富水异常区
LV-3
K2+278.3～ K2+268.1
12.2×5.3
2～5.5
反射异常（也许洞穴）
LV-4
K2+262.8～ K2+245.1
11.5×5.0
2～5.5
富水异常区
LV-5
K2+237.6～ K2+222.2
16.1×4.2
2.5～8
反射异常(也许洞穴)
LV-6
K2+243.3～ K2+239.1
4.5×3.0
1～6.5
反射异常区(也许洞穴)
通过整理探测结果并对其汇总，地铁黄庄车站施工范围内共有地质异常区37处，其中位于结构施工范围内需要施工前解决的地质异常区有35处，涉及也许空洞区19个，其它异常区16个。
3.3各类地质异常区专项解决方案
根据地质探测报告，将地质异常区进行筛选，分类解决如下：
⑴ 空洞区
对发现有空洞的区域采用级配砂石回填，为防止空洞周边区域浆液量扩散过大，对空洞区域外边沿部分注浆导管内压注水泥～水玻璃双液浆，进行控制注浆。注浆解决后，分区恢复路面。
⑵ 松散及地层不均匀分布区
探孔均匀布置、打设注浆导管，回填探孔后进行注浆填充加固解决。注浆解决后，分区恢复路面。
⑶ 富水异常区
开挖后如发现有较多水渗出或有涌水现象，一方面尽也许探明水量、来源，拟定周边管线的影响，及时抽排水，汲取泥浆，探明实际情况后，及时回填探孔，并布设注浆导管进行注浆解决。注浆解决后，分区恢复路面。
⑷ 管线影响区
由于黄庄车站管线密布，施工时回填不密实、管线渗漏水等情况，对施工场区内地层导致了较大影响。
管线开挖前保证精拟定位避开管线位置进行解决。在管线周边挖设探孔，进行打管注浆解决。并在接近管线的导管内压注水泥～水玻璃双液浆以避免浆液扩散范围过大对各类管线导致不利影响。假如图纸上管线位置不准确，实际挖探未能避开管线，则根据管线类型和埋深情况，采用在管线下50cm以下位置埋花管注浆解决，避免注浆过程中引起的浆液堵塞管线及注浆压力过大引起的管线损坏情况发生。注浆解决后，分区恢复路面。
施工准备
搭建施工围档
挖孔探测
打设注浆管
回填
注浆
拆除围档和安
全防护
路面恢复
下一异常区
安全防护
浆液配置
图3.3.1 施工作业流程图
综上所述，对各类地质异常区重要是采用挖孔复探、孔内打管注浆的方法进行异常区填充和地层加固改良解决。
3.3.1施工作业流程
施工作业流程图见图3.3.1。
3.3.2重要工程项目施工方法
3.3.2.1挖孔探测
由于黄庄站上方地下管线众多，为保证异常区域解决施工时管线的安全，在施工前要对地下管线进行挖探，以拟定施工范围内有无地下管线存在，并了解地质异常区域的具体情况，指导施工，同时运用人工挖孔的工作面打设注浆管。
根据黄庄车站地层异常区探测报告中地质异常区影响深度拟定挖孔的深度。由于路面层较厚，地面下1m不做护壁，为方便打设注浆管，挖孔底部1m不做护壁。挖孔直径1m，护壁单面10cm。挖孔开挖、支护分段如图3.3.2.1所示。
⑴ 普通地层开挖支护
图3.3.2.1 挖孔示意图
人工挖孔采用分节挖土，分节支护的施作方法。探孔采用人工开挖，弃土装入吊桶，用多功能提高架提高至地面，倒入手推车运到临时存碴场。根据地质状况（重要是保持直立状态的能力），探孔护壁每节进尺0.5～1.0m。第一节孔圈护壁应比下面的护壁厚100～150mm，上、下护壁间的搭接长度不得小于50mm。每开挖一节进行一次探孔的垂直度检查，以保证探孔的垂直度。
⑵ 穿过粉砂层的成孔措施
当人工挖探孔穿过粉细砂层成孔困难时，可采用插板法开挖，并将探孔孔每节开挖高度适当减少，一般以0.5m为宜。采用木板或竹板条超前支挡，开挖后及时浇筑护壁混凝土。
⑶ 探孔成孔的质量控制
a、模板的安装必须用探孔中心点校正模板位置，检查护壁厚度。
b、探孔开挖后及时灌注护壁混凝土，灌注护壁混凝土时，采用钢钎或木棒反复插捣，保证混凝土灌注密实。
3.3.2.2 注浆管的加工及布置
图3.3.2.2 注浆管加工示意图
注浆管分为管头和管身两部分，管头为打入土体部分，管身为与管头焊接并引至地面进行注浆部分。均采用Φ63.5水煤气管，上面开设Φ10溢浆孔，间距0.2m，梅花型布置，管头长2m，打入土中，与管身焊接。对于竖直的注浆管则整根打设，不再进行连接。注浆管加工如图3.3.2.2所示。
图3.3.2.4 注浆范围示意图
图3.3.2.3 注浆管布置示意图
进行地质异常区域注浆解决，为避免破坏到地下管线采用人工挖孔的方法进行施工，挖孔孔心间距根据实际情况定为3m左右，因管线影响及地质异常区轮廓不规则孔心间距略有调整。如图3.3.2.3所示，孔深定为2.0m，直径1m，护壁单面10mm。在开挖过程中了解异常区域的实际地层情况，并与探测结果对照，以拟定异常区域解决采用的具体解决措施。运用人工挖孔的作业空间打设注浆管，施做护壁时预先打设注浆管管头，并包裹注浆管端部，以后焊接管身引至地面进行注浆解决。注浆导管在探孔1.5m深处呈放射状布置六根，每根长度2m，向斜下方45度角方向打设。采用分段打设，分段焊接的方法布置。然后每根注浆管焊接管身引至地面进行注浆。并在探孔底部竖直打设3根3.5m长注浆管，每根打入土体部分为1.5m，加固异常区下部范围。每根注浆管注浆有效半径为0.5～1.5m(根据地层条件而异)，这样就对地下0.5～3.5范围内的地层起到了整体的加固作用，达成了注浆加强异常区域的目的。注浆管布置示意图及注浆范围示意图分别见图3.3.2.3和图3.3.2.4。
3.3.2.3注浆解决
注浆的机理
浆液通过PH-15注浆机、注浆管注入特殊地质异常区中，以填充、渗透和挤密的方式，驱走特殊地质异常区土体颗粒间的水分和气体，并充填其位置，改良地层，提高施工的安全性。
注浆
注浆浆液：各异常区区以注水泥浆为主，水灰比1：1，为有效控制浆液扩散范围，对异常区的边沿采用压注水泥-水玻璃双液浆（水灰比0.8、水玻璃波美度35Be），以进行控制注浆，具体配比根据现场挖探情况通过实验拟定。注浆量根据现场确认。
浆液实验
本次解决以充填注浆为主，充足考虑注浆过程中对周边环境和地下管线的影响，严格控制注浆的压力和参数。注浆参数应根据部分地段的实验解决拟定，以保证注浆过程中的安全。
⑴ 根据规定按照不同水泥的不同水灰比配置浓度不一的水泥浆，按照先后顺序拟定其以下实验参数：
① 浆液配置程序和拌制时间；
② 浆液比重测定；
③ 浆液流动性；
④ 浆液的沉淀稳定性；
⑤ 浆液的凝结时间（初凝时间和终凝时间）；
⑥ 浆液结石的容重、强度、弹性模量、渗透性；
⑵ 水泥浆液的各项参数拟定之后，再进行加入的各种水灰比的浆液的实验。实验进行之前，要对外加剂的性能及参数进行检测。
⑶ 严格按照浆液的配比和配置程序将外加剂与水泥浆混合。然后对浆液的各项参数进行测定。
⑷ 根据事先拟定的对各种不同浆液的规定，将上述实验结果进行列表表达清楚。在注浆过程中根据不同情况选用。
施工要点
该段注浆工作完毕
开挖探孔

压注浆液

连接注浆机具

插管及注浆机具准备
按规定标准结束注浆
按规定期间检查注浆情况
是否满足规定
进入下一循环施工
进行补充注浆或封堵注浆
检查注浆压力和注浆量有无异常情况
继续注浆
埋设导管
实验拟定注浆参数
拟定因素调整浆液配比
有
否
是
注浆施工工艺流程图
注浆前应通过实验拟定注浆段长度、注浆孔距、注浆压力等有关的技术参数。注浆段长度根据土层地质情况、松散情况、渗透性选定。注浆压力大小根据孔深，地质情况以及水泥浆的浓度而定，一般为0.2-0.6MPa。
注浆施工工艺
注浆施工工艺流程见右图。
(1) 挖孔时应对土质地层以及孔内各种情况进行具体记录。
(2) 插入注浆导管：挖孔完毕后在孔内打入Ф63.5的注浆导管，打入土体中的钢管壁上布有注浆孔。
(3) 浆液的制备：制浆材料必须称量，称量误差应小于5%，水泥等固相材料采用重量法称量。浆液搅拌均匀，并测定浆液密度和粘滞度等参数，做好记录。浆液在使用前过筛，从开始制备至用完的时间小于4h。
(4) 注浆：用注浆机将水泥浆压入导管内而透入土体。水泥浆应连续一次压入，不得中断。注浆先从稀浆开始，逐渐加浓。当注浆压力保持不变，注入率连续减少时，或当注入率保持不变而注浆压力连续升高时，不得改变水灰比。当某一比级浆液注入量已达成300L以上，或灌注时间已达成30min，而注浆压力和注入率均无显著改变时，应换浓一级水灰比浆液注浆。当注入率大于30L/min时，根据施工具体情况，可越级变浓。注浆过程中，派专人打开附近井盖密切观测，以免浆液注入管线内，发现情况立即上报并停止注浆。注浆压力或注入率忽然改变较大时，应立即停止注浆，查明因素采用相应措施。
(5) 注浆检查：注浆完毕后要对注浆的效果进行检查。检查采用对已解决完异常区挖孔查看，分析情况，保证注浆质量和效果。对于效果没有达成的地段，应进行补注等措施。
路面恢复
在围挡拆除之后，用20mm厚，2m×2m的钢板对每一个探孔进行覆盖，暂时恢复路面交通，并立即联系路面施工单位运用夜间恢复被破坏的路面。具体施工环节如下：
⑴ 人工整平，采用小型打夯机将探孔内素土底层打压密实。
⑵ 铺筑300mm厚无机料底基层并人工整平后，采用小型打夯机打压密实。
⑶ 铺筑80mm厚粗粒式沥青混凝土面层，人工整平。
⑷ 铺筑10mm厚细粒式沥青混凝土面层，采用12t压路机碾压密实。路面施工完毕后，其顶面高程应与现况路面高程一致。
3.3.3施工组织
由于绝大部分的地质异常区均位于中关村大街与知春路和海淀南路上，交通特别繁忙，在解决过程中要避免或减少对交通的影响。施工的原则：减小对交通影响；快速施工，快速清理。化整为零，分散进行。避开交通高峰期，尽量安排在夜间或周末进行。
项目总体负责人

安
全
员
空洞解决一队
空洞解决二队

质
检
员
技
术
负
责
人
黄庄站空洞解决
项目施工人员组织机构图
施工围挡搭建牢固，严格按技术交底施做，在迎车方向设立两个警示牌分流车辆，两个警示灯，四个防撞桶，锥桶在围挡外侧布设1个/m，沿围挡四周架设防护灯，做好安全防护措施，保证施工安全。
3.3.4人员组织
项目部专门成立了地质异常区解决施工小组，设总体负责人1名，负责施工过程中全面的管理和协调；设技术员2名，负责注浆施工过程中的技术服务，向监理报检，注浆登记表格填写。施工队共分2个分队，每分队设队长1名，交通指挥人员2名，机械操作人员3名，挖孔人员12名，注浆人员3名，搬运水泥人员4名，作业辅助人员3名。共计人员59名。
3.3.5机具设备
投入机具设备见下表。

编号
名称
数量
编号
名称
数量
1
空压机
3台
8
手推车
10辆
2
注浆机
3台
9
搅拌机
3台
3
路面切割机
2台
10
风镐
6把
4
洋镐
10把
11
铁锹
10把
5
围挡板
160米
12
锥桶
100个
6
防撞筒
16个
13
警示牌
8个
7
警示灯
8个
14
警示串灯
200米
3.4地质异常区解决效果评价
地质异常区解决后，解决效果评价采用二次物探为主，挖探抽查为辅的方式进行。根据探测数据经应用专用软件进行数据解决与综合分析，获得场地地质分布状况的相关数据资料，通过物探地质综合解释，得到雷达探测解释结果图，通过成果综合分析，，黄庄车站施工场地解决后场地12米以上地层总体状况较均匀密实。
4浅埋暗挖地铁车站管线群中126m长、Φ159大管棚独头施作技术
黄庄车站十号线车站为双层暗挖结构，全长156.908m，东西两端各设长度15.3m的盖挖施工竖井，暗挖段全长126.308m。车站上方管线密布，沿线路方向管线13条，其中起控制作用的有φ1400、φ800、φ300上水管和φ500、φ300燃气管。
十号线车站中拱埋深4.5m左右，土层自上而下依次为杂填土、粉土、粉质粘土、粉细砂及卵石圆砾层；土层稳定性差，暗挖时无法形成自然应力拱，易发生坍塌现象。为保证暗挖施工和管线安全，有效控制坍塌及地表沉降，设计在进洞施工双层暗挖主体结构初期支护之前，在竖井内施作暗挖进洞超前大管棚。
4.1超前大管棚设计参数及施工方案选择
4.1.1设计参数
十号线暗挖主体超前大管棚布设在暗挖拱部轮廓外280mm处；设计有效支护长度为126.308m，沿与车站平行方向打设（车站自东向西设有2‰纵坡下坡）。管棚选用φ159的热轧钢管，t=8mm；沿暗挖拱部轮廓间距为400mm。管棚内压注M10水泥砂浆作填充。管棚布设示意图见图4.1.1。
4.1.2 施工方案选择
图4.1.1 十号线暗挖主体影响管线及上施工导洞管棚布置图（单位：除管线埋深为m，其它均为为mm）
根据十号线工程特点及施工实际，综合考虑安全、工期、成本、施工精度等因素，决定采用带有导向装置的定向水平钻机一次性施作126m超前大管棚。
4.2超前大管棚施工
4.2.1施工方法概述
4.2.1.1管棚施工环境
十号线暗挖主体由端头盖挖施工竖井进洞开挖。管棚施工运用施工竖井提供的作业面进行。施工竖井已经完毕中楼板结构施工，管棚施工作平台搭建在中楼板上。
4.2.1.2 管棚施工方法
运用竖井结构已有的中楼板结构搭建施工平台，施工平台上设管棚钻机轨道及钻架；管棚钻机通过轨道和钻架作水平和竖向的移动。管棚采用非开挖铺管技术施工即采用开口器开口、水平定向钻机钻进、泥浆护壁、有线导向系统控制的施工方法。管棚管节间采用丝扣连接。管棚打设完毕封堵孔口，设立注浆管路，压注M10水泥砂浆作填充注浆。超前大管棚施工工艺流程如图4.2.1.2所示。
4.2.2管棚施工
4.2.2.1施工平台搭设
管棚施工平台采用碗扣式脚手架，脚手架采用90cm横杆，层高60cm；根据实际管棚钻机的作业空间范围，搭设范围为26m×7.2m×7.2m。脚手架顶部以10cm×10cm的方木密排铺设，方木上满铺5cm厚木板，施工测量放样
管棚开孔
孔口管埋设
复核孔口管方位
复核管棚位置
施工平台搭设
机械设备检测
机械设备安装
机械设备就位、调试
地下管线调查
入孔试钻
导向纠偏
回次加尺管棚连接
钻具组装、调试
导向纠偏系统组装
钻进结束
填充注浆
精度评估效果检查
图4.2.1.2 非开挖技术施工超前大管棚工艺流程
作为管棚施工机械设备安装及施工的平台。为保证施工平台的稳固，方木及木板均在端头采用I30工字钢固定并联为整体。
4.2.2.2 机械设备安装
(1)机械设备安装准备
非开挖铺管技术管棚施工机械设备重要涉及钻进系统、泥水循环系统和导向纠偏系统。机械设备进场安装就位前，仔细检查各部件的状况及工作性能；电机、钻机、泵等测试，运转是否正常，所有部件是否完好；液压系统是否通畅，密封完好度，液压油泄漏状况。
(2)钻机及钻架、导轨安装
管棚钻机采用北京中易恒通公司制造的HTG100定向钻机，该钻机为全液压钢制履带自行钻机。导轨采用I30工字钢，钻机升降所用的钻架为集升降、提高管节、管节连接等功能于一体的可拆卸多用钻架。系统安装技术规定：
①钻机液压系统组装必须封闭、通畅；
②导轨钢轨找平误差<3mm；
③底盘对角线找方误差±3mm；
④钻架斜拉筋紧固，交叉拉力基本相等；
⑤钻架立柱对角误差±5mm；
⑥升降系统：卡瓦等上紧，加强整体性；
⑦所有连接螺母必须拧紧，发现溢扣者必须更换；
⑧丝杠、顶杠要顶紧、有效，安装要牢固，保证不因震动而松动或脱落。
(3)泥水循环系统
泥水循环系统由泥浆池、泥浆泵和回流管路组成，提供管棚钻进所用泥浆。泥浆池设立在竖井结构中楼板上，设泥浆搅拌池、砂浆搅拌池和沉淀池三个分区。泥浆泵采用BW-250型，可调压力2.5～7.0MPa，既可提供管棚施工中的泥浆，也可用于管棚填充注浆。回流管路运用管棚施工平台与泥浆池之间的高差回流泥浆至沉淀池。
①泥浆采用钠基膨润土和聚合物进行配比。管棚施工中泥浆循环的作用是携带钻屑、形成护壁、孔内润滑和减少导向传感器温度。具体配比由专业泥浆工程师根据具体地层情况拟定。泥浆严格按配合比配制，经充足、均匀搅拌而成。
②泥浆必须先配制好后使用，严禁使用中同时加清水、加料。
③泥水循环系统：泥浆制备→储浆池→泥浆泵→送水器→钻具→钻头→管外间隙→孔口回水阀门→回浆管→沉淀池。
钻进过程中保持上述各流通环节的畅通。
④在施工过程中，根据不同地层，合理调节泵压、泵量，避免因泥浆局限性引起通道堵塞、塌孔抱钻或因泥浆量过大导致过量泥沙外排。本工程中，一般采用中低压、中小水量。
(4)钻具及导向系统组装
钻头采用合金钻头，端部设楔形板。具体参数：
①钻头旋转直径为190mm，楔形板与平面交角为20°。
②单向阀打开抗力为0.6-1.2MPa。
③钻头前端设水眼，水眼直径为20mm。
图4.2.2.2 导向纠偏系统示意图
导向及纠偏系统采用有线导向装置，涉及导向传感器、通信线、回拖线及监控平台。导向传感器以固定装置内置于钻头内，通过通信线与监控平台相连。导向传感器安装必须牢固，并保证导向传感器可以准确反映钻进偏差。通信线、回拖线安装保证导向传感器与监控平台之间的可靠连接及传感器的回收。导向纠偏系统示意图见图4.2.2.2。
4.2.2.3 管棚定位及机械设备调试
(1)管棚定位
在竖井侧墙上精确测设管棚孔位，标明孔位编号。孔位测设精度：
(2)机械设备调试
机械设备就位后即进行设备的调试。对已经安（组）装完毕的各部分机械设备进行各种性能检测及调试，钻机升降、平移、行走性能，泥水循环系统的通畅及压力，液压系统的工作参数，导向、测斜、纠偏等装置的灵敏度等进行实际测算，并结合实际施工需要进行调节，保证整个机械设备系统处在满足施工需要的状态。
4.2.2.4 管棚开孔
(1)为保证管棚施工的钻机入孔方位，钻进前应在相应管棚位置开孔，埋设Φ217孔口管。
(2)部分管棚位置开孔需穿过受竖井前期围护桩，围护桩直径800mm，C30混凝土，钢筋密布，采用常规开孔方法和机具无法满足施工的进度和精度规定。本工程采用DC2-250C型专用开孔器开孔。开孔器开孔直径250mm，转速450r/min。根据实际地质条件及类似施工经验，拟定管棚开孔的方位和仰角，在开孔部位上方用专用固定装置安装开孔器行走/锁定装置并根据管棚走向调整。开孔器安装在行走/锁定装置上进行开孔施工。据施工中实际记录，在围护桩部位开孔1.0m深度用时6～8h，能显著提高开孔施工效率。
(3)钻机入孔方位角、倾角，必须在可靠的测量数据上进行。水平钻进中受钻具自重影响，钻具前部产生下垂现象；钻具顺时针旋转，产生右旋力，导致钻孔偏斜。因此拟定开孔角度时，根据以往施工经验和现场实验孔成果，拟定合理的开孔方位角与垂直角纠偏值，并根据已成孔测斜结果随时予以调整纠偏角度。
(4)孔位确需移动时，须、计算回归角度。
(5)根据实验检查导向钻头的纠偏能力，在施工经验积累的基础上，拟定开孔方位和倾角是否增长纠偏角，并以书面形式告知机台。
(6)计算倾角时应将隧道坡度考虑在内，管棚不允许向内偏斜。
(7)角度的计算:开孔方位=风道走向+钻孔放射角水平分量+水平纠偏角
开孔仰角=钻孔放射角垂直分量+钻进纠偏垂直角
(8)开孔施工过程中及施工完毕，随时检查开孔方位，如出现偏差及时进行调整。
(9)验收合格的开孔及时埋设孔口管并将管口与孔口间的空隙以水泥砂浆封堵严密。
4.2.2.5 管棚钻进及导向
(1)管棚钻进
①入孔钻进前应对钻机定位情况，方位、倾角情况，孔口管对中情况，泥水循环系统以及导向纠偏显示情况进行全面复检，确认正常后进行试钻。
②因一次性施作126