北京某地铁区间风井、风道施工技术.doc

北京某地铁区间风井、风道施工技术

摘 要：分析了长距离风道暗挖施工过程中遇到的施工组织、超前小导管打设、钢格栅安装、地面沉降控制及洞内渗水等重点和难点问题，并针对这些问题给出了相应的施工对策，顺利完成了该段的施工。

关键词：浅埋暗挖；CRD工法；砂卵石地层

1 工程概况

北京地铁4号线新街口～西直门区间附属结构中设长距离风道及风井，风井深26.1m，采用明挖逆作法施工，结构形式为钢格栅+喷射混凝土+临时支撑；风道长88.4m，标准段拱顶埋深12m，高11.25m，宽7.29m，一衬采用CRD工法（6洞）施工，结构形式为钢格栅+喷射混凝土。永久风井、风道在工程施工期间是正线区间隧道施工出土、进料等的临时通路。风道南端下穿桦皮厂路同西直门内大街交叉处，路口下有多条地下管线。

该风道为长距离、大断面CRD工法施工，穿越地层复杂，拱顶揭露土层为砂砾卵石层，风道南端下穿老城区道路，路面下有多条浅层市政管线。由于该段长度较长，施工时须尽快根据地层特点相应调整施工方法，只有这样才能保证施工安全和质量，保证较快的施工进度。

2 工程施工重点与难点

（1）施工空间狭小；（2）小导管打设；（3）地面沉降控制；（4）风道格栅安装；（5）存在潜水残留水。

3 施工对策

3.1调整施工顺序。为解决风井二衬施工后风井空间狭小，出土能力受限问题，将施工顺序由先施工风井二衬后开风道马头门，调整为风井一衬施工完成后即开洞施工风道。这使风井作为出土、进料的通路的可利用空间每侧增加0.4m，施工效率大大提高，满足了出土、进料的要求。

为规避1～6号上、下3层导洞交叉施工，在风道2、4号洞底部位加设一次临时封底，优先开洞施工1～4号导洞，待施工至风道端头墙后，再向下开挖风井，进行永久封底；最后开洞施做5、6号导洞。该种做法使施工组织难度降低，安全性大大提高。

为规避1～4号导洞交叉施工的安全风险，提高出土、进料效率，在风井底每个导洞配置1个土斗（每个土斗配备2个电葫芦）。在1、3号导洞底用I22工字钢和20cm5;20cm方木搭设一托架，将土斗放在上面，两导洞土方可直接倒入土斗内；2、4号洞土斗则放置在临时封底预留的土斗坑内，开挖出的土方在临时托架防护下直接倒入土斗内。

3.2马头门施工。施工顺序调整后，为保障安全，在施工马头门时主要采取了如下措施：

（1）加强辅助施工措施；（2）分部开挖、局部加强；（3）增设加强环梁。

3.3强化1号洞施工管理。1号导洞是风道施工的先导，它的施工速度和质量制约着风道整体的施工速度和施工质量，所以须强化对1号洞施工管理。

3.3.1施工速度保证措施。1号导洞施工主要工序：超前小导管打设‘超前注浆’土方开挖‘格栅榀架安装’锁脚锚管打设‘混凝土喷射’一衬背后充填注浆。其中，超前小导管打设、超前注浆及一衬背后充填注浆是控制地层沉降，保证施工安全的辅助施工措施，须根据实际地质情况实时调整，使其真正起到辅助施工的功能，以免影响施工速度。

通过施工实践发现，土方开挖、钢格栅安装及混凝土喷射是耗时最长的关键工序。为此，从以下几个方面加强管理，以保证施工速度：

（1）土方开挖。a.加大1号洞工力投入，选择精干人员，实行三班倒工作制；b.训练土方开挖作业人员成为多面手，削土、装土、土方洞内运输间轮流倒班，增加工效；c.保证1号洞土方垂直提升优先权，优先使用垂直提升资源。（2）格栅安装。a.利用激光点做到对土方开挖量的精确控制避免钢架立后重新对欠挖部位和拱脚超挖进行处理；b.分工明确，测量、搬运、组装等人员固定，默契配合；c.保证有2个操作熟练的焊接工人，以缩短格栅安装到位后纵向连接筋焊接时间；d.在保证安装质量基础上，提前通知质量检验人员，做到一次验收通过，以减少中间环节时间，保证工序连接紧凑。（3）混凝土喷射。为提高混凝土喷射工序施工速度，须在钢格栅安装到位，验收过程中，立即抽调人手进行喷射混凝土的搅拌和运输，安排专人检查喷射机管路，防止喷射过程中堵管等意外事件的发生。

3.3.2保证格栅安装质量措施。1号洞格栅安装误差会在其他导洞放大，为保证格栅安装质量，在1号洞布设2套测量控制系统：（1）在1号洞安装了2道激光点，（拱顶1道，上台阶拱脚处1道），每开挖5m对激光的坡度及指向进行复核；施工过程中，通过量测2道激光点同格栅分片连接板中点距离，控制格栅在规定平面内的竖向及横向偏移和在平面内的旋转，限定实测值同 计算 值平均差值在10mm以内；（2）沿风道侧墙每5m环向测设3个点，三点形成的平面同风道纵向垂直。通过绝对控制方式，使格栅同风道纵向严格垂直，限定实测3点到安装格栅距离差值在10mm以内。

实践证明，以该控制1号洞上台阶格栅安装质量后，其余导洞各片格栅安装质量均可得到有效控制，安装方便程度大大改善。

3.4超前小导管打设。土方开挖发现，拱顶松散的砂卵石地层虽容易塌方，但掌子面砂卵石地层竖向开挖面直立性较好。根据砂卵石地层这一特点，为提高小导管打设速度并保证超前注浆地层加固效果，将小导管由直径42mm、长度3m调整为直径32mm、长度1.5m，坚持每榀打设，打入土体深度控制在80cm（格栅水平间距50cm）。

实践证明，通过该种小导管打设方法可以大大提高施工速度，较好地控制了卵石地层在打设小导管过程中的塌方。

3.5洞内残留水处理。（1）施工1、3号洞临时仰供土方开挖前，先通过预埋超前花管引排方式引排残留水，超前花管打入深度一直保持在2m以上，引出水由侧面排水沟自流至集水坑。（2）临时仰供土方开挖时，设置专人处理临时仰拱凹槽积水，降低渗出水对临时仰拱钢格栅的焊接和对喷射混凝土的影响。（3）临时仰供格栅焊接完成后，喷射混凝土前，在侧墙埋设引流软管，以便将侧墙残留水经引流管外排，减少对喷射混凝土的洗刷。（4）喷射混凝土完成后，用仰拱处开挖出的粘土在侧墙部位形成排水沟，将侧墙引流软管及超前引流管内的水排到沟内，并自流到集水坑。在集水坑内设置水泵将水泵送到风道口集水池内，再经一级水泵抽排到地面排水系统。

3.6地层沉降控制。地层沉降控制主要从两个方面考虑，一方面尽量减小1、3号洞土方开挖时在风道洞顶形成的塌落拱范围，避免塌方；另一方面限制风道一衬整体下沉。

对上述第一方面因素，施工中采取的措施主要是通过在土方开挖前，超前注浆加固土体和一衬施做完成后及时进行背后充填注浆；超前注浆加固地层形成的加固圈减小了塌落拱范围，降低了拱顶塌方的机率；一衬背后及时充填注浆挤密了较为松散的塌落拱土体，减小了地层逐渐压缩下沉的空间。

对第二方面因素主要是采取分片格栅安装时，及时打设锁脚锚管并注浆，及时封闭成环和避免对格栅地基超挖或扰动等措施解决。施工发现，精确控制格栅根部土方开挖，减小对格栅地基扰动最为关键。

实践证明，按上述思路。可以有效控制地面沉降。从风井锁口圈、风道标准段、风道挑高段沉降典型监测点沉降历时曲线，可以看出，风道施工完成后、地面沉降稳定后，最大值小于20mm，（控制在极限值范围（允许值30mm内）施工对周边环境的影响也控制在允许范围内。

结语：通过在砂卵石地层中开挖风井及CRD工法施工风道的实践，得出如下认识：（1）在风井加设1次临时封底，先施工风道1＃～4＃导洞，可避开风道三层导洞交叉施工的局面，避开了风道6个导洞同时施工的局面；在临时封底底板上设置托架，满足了上下层交叉施工作业安全防护要求，提高了施工速度及安全性。（2）在松散的砂卵石地层中打设超前注浆小导管时，直径32mm优于42mm，其对地层扰动减小，注浆效果可以保证，施工速度大大提高。（3）采用CRD工法，须高度重视1号导洞施工。通过加大对1号洞的管理力度，优先保证施工资源投入，其余导洞服从于1号的资源需求，从而有效地解决了风道口瓶颈问题。（4）严格控制1号导洞的格栅安装误差，可以保证后续导洞的格栅安装质量，提高风道整体施工速度。（5）从减小塌落拱范围和控制一衬整体沉降两方面考虑，采取综合措施可对地层沉降进行有效控制。（6）通过采取及时、有效的施工措施，风道单洞施工平均速率可达1.5～3m/d，1＃洞施工速率最慢，平均可达1.5m/d，6＃洞速率最快，平均可达3m/d。
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