1、1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。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
2、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 800 钢管柱，楼板及底板横向形成三跨连续结构。在板和梁、板和墙交界处设置受力斜托，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，桩与内衬墙之间设置防水隔离层。拱顶采用三连拱复合衬砌结构
3、形式，初期支护为140160254750一一 一一一一 154270 一一一 25 2530一一 80一750 1820一 2016一802160一一一一一一图 1.1-2 四号 线车站和十号线车站主体横断面图2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置防水夹层；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造成不利的影响。1、4 号风井及 4 号风道和中发电子大
4、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。尤其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主要有：明挖法、盖挖法和浅埋暗挖法。明挖法施工要求场地条件空旷，交通流量小，管线少。盖挖法介
5、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一样，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。另外十号线车站长度为 156m，管线进行这么长距离悬
6、吊难度太大，故十号线车站无法采用明挖或盖挖施工。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，3为 6.85m（暗挖结构拱顶埋深） ；如果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全部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
7、站特殊的管线和交通条件，只宜选择浅埋暗挖法施工。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”适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，但由于首先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要求范围内。“眼镜法” 、 “中洞法” 、 “侧洞法”都存在以下缺点：施工工序繁多，结构断面不经济且
8、凿除量大、作业空间条件差、工程质量较难保证。而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，换乘节点难以处理。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，采用逆作完成下层开挖及各层墙、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。
9、1.5 主要工程量土方开挖 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。41.6 主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 2003 年 12 月 27 日至 2006 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，
10、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，确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，其主要内容包括：地层异常区探测及处理施工技术浅埋暗挖地铁车站管线群中 126m长、159 大管棚独头施作技术管线安全性评价、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成，地下一层侧墙及中楼板衬砌施工完成，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成，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：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
11、段性成果。159 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” 。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。地层异常区探测及处理施工技术、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 2006 年 4 月 12 日在黄庄站召开了四条线建设、监理、设计和施工单位参加的现场观摩会。53 地层异常区探测及处理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
12、8.8 m，各种市政管线尤其是上水管、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，而且由于翻修道路、管线施工等不同程度的造成土体扰动，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造成很大威胁，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SIR2000 探地雷达系统，属 SIR 系列的最新级别，设备为便携式，包括主机、天线（适用于不同探测深度和精度的天线，15
13、MHz-1.5GHz） 、电缆、蓄电池等，同时还配有数据处理专用软件。该仪器能够提供一种安全、快速的勘察方法，不需要开挖，也不会造成对建筑物的破坏，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确定。经过对探测数据的处理和综合分析，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
14、场地 12m 以上地层存在部分松散区较多，主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，主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。另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） 。6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（m 2）影响深度(m) 异常现象特性LI-1 K20+383.2K20
15、+394.7 11.55.6 1.02.5位于 600mm 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+410.9K20+432.3 21.46.5 0.53.5位于 600mm 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+444.9K20+457.1 12.210.0 0.54 土层松散或土质结构不均，土层含水量高异常（可能洞穴）LI-4 K20+435.6K20+446.3 10.76.5 0.53.5位于 600mm 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
16、土质结构不均（可能洞穴）LI-5 K20+389.7K20+402.2 12.54.0 1.56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（可能洞穴）LI-6 K20+389.3K20+398.4 9.13.4 0.53.5 地下反射异常（可能洞穴）LI-7 K20+424.5K20+432.4 6.111.8 1.06 地下反射异常（可能洞穴）LI-8 K20+399.6K20+402.2 3.47.5 2.57 上层滞水区LI-9 K20+435.6K20+446.3 10.76.5 0.53.5位于 600mm 的自来水、电信、雨水（砼）和污水（砼）等管线密集分布区，地
17、层结构不连续，土层松散或土质结构不均LI-10 K20+382.1K20+379.4 5.12.1 4.06.0 上层滞水区I区LI-11 K20+376.3K20+387.4 13.35.5 2.07.5 水管渗漏富水区L-1 K20+529.7K20+549.4 19.79.7 0.54位于 800mm 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（可能洞穴）L-2 K20+593.4K20+605.4 12.06.0 0.53.5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（可能洞穴）区L-3 K20+505.0 K20+525.3 20.
18、38.7 0.53.5 土质结构不均，松散，含水量中等异常（可能洞穴）7L-4 K20+540.6K20+556.3 16.67.9 1.05.7 反射异常区（可能洞穴）L-5 K20+578.6K20+596.3 20.34.8 4.09.5 上层滞水区L-6 K20+505.5K20+518.3 13.44.1 3.57.5 反射异常（可能洞穴）L-7 K20+500.5K20+517.3 11.75.1 4.59.5 反射异常（可能洞穴）L-8 K20+573.6K20+588.3 7.015.4 1.06.5 反射异常（可能洞穴）L-9 K20+556.6K20+565.3 9.85.
19、4 1.05 异常区L-1 K2+333.2 K2+347.3 14.13.3 0.56.5 1400mm 上水管及其他管线区，土层含水量高，管线渗水异常区L-2 K2+370.1 K2+383.5 13.43.9 0.56.5位于 1400mm 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，管线可能渗漏水引起富水异常L-3 K2+363.8 K2+375.2 11.45.4 0.54.5 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L-4 K2+371.1 K2+395.1 24.03.0 0.56位于 800mm 上水管线区，下部地层含水量高异常，
20、推测为管线渗水导致富水异常L-5 K2+377.3 K2+370.1 8.13.5 37.5 水管渗水异常区区L-6 K2+382.1K2+369.8 224.5 2.07 反射异常（可能洞穴）LIV-1 K20+471.9 K20+482.1 10.215.3 0.26.5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+492.6K20+502.5 9.932.5 0.56.5位于 300mm 和 800mm 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（可能洞穴）LIV-3
21、K20+466.1K20+473.4 7.315.6 0.55 地层密实度极差，局部可能存在小规模空洞或松散物（可能洞穴）LIV-4 K20+481.4K20+489.7 8.323.5 0.56.5位于 1400mm 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IV区LIV-5 K20+463.5K20+472.9 9.45.8 0.54.5位于南北向 600mm 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区LV-1 K2+273.6 K2+257.9 5.416.1 27.5 反射异常区(可能洞穴)8LV-2 K2+275.5
22、K2+262.7 2.47.6 27.5 富水异常区LV-3 K2+278.3 K2+268.1 12.25.3 25.5 反射异常（可能洞穴）LV-4 K2+262.8 K2+245.1 11.55.0 25.5 富水异常区LV-5 K2+237.6 K2+222.2 16.14.2 2.58 反射异常(可能洞穴)LV-6 K2+243.3 K2+239.1 4.53.0 16.5 反射异常区(可能洞穴)经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处理的地质异常区有 35 处，包括可能空洞区 19 个，其它异常区 16 个。3.3
23、 各类地质异常区专项处理方案根据地质探测报告，将地质异常区进行筛选，分类处理如下： 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，对空洞区域外边缘部分注浆导管内压注水泥水玻璃双液浆，进行控制注浆。注浆处理后，分区恢复路面。 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处理。注浆处理后，分区恢复路面。 富水异常区开挖后如发现有较多水渗出或有涌水现象，首先尽可能探明水量、来源，确定周边管线的影响，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处理。注浆处理后，分区恢复路面。 管线影响区由于黄庄车站管线密布，施
24、工时回填不密实、管线渗漏水等情况，对施工场区内地层造成了较大影响。管线开挖前确保精确定位避开管线位置进行处理。在管线周边挖设探孔，进行打管注浆处理。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造成不利影响。如果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，采取在管线下 50cm 以下位置埋花管注浆处理，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。注浆处理后，分区恢复路面。9综上所述，对各类地质异常区主要是采取挖孔复探、孔内打管注浆的方法进行异常区填充和地层加固改良处理。3.3.1 施工作业流程施工作业流程图见图 3.
25、3.1。3.3.2 主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，为保证异常区域处理施工时管线的安全，在施工前要对地下管线进行挖探，以确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，同时利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确定挖孔的深度。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。 普通地层开挖支护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
26、提升架提升至地面，倒入手推车运到临时存碴场。根据地质状况（主要是保持直立状态的能力） ，探孔护壁每节进尺 0.51.0m。第一节孔圈护壁应比下面的护壁厚 100150mm，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。 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 D50D105正 常 地 段10粉 细 砂 层 1图 3.3.2.1 挖孔示意图10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
27、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。 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，确保混凝土灌注密实。3.3.2.2 注浆管的加工及布置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 63.5 水煤气管，上面开设 10 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。进行地质异常区域注浆处理，为避免破坏到地下
28、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，以确定异常区域处理采用的具体处理措施。利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处理。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。采取分段打设，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
29、设 3 根 3.5m 长注浆管，每根打入土体部分为 1.5m，加固异常区下图 3.3.2.2 注浆管加工示意图图 3.3.2.3 注浆管布置示意图 一C201m一.5.一图 3.3.2.4 注浆范围示意图11部范围。每根注浆管注浆有效半径为 0.51.5m(根据地层条件而异)，这样就对地下 0.53.5 范围内的地层起到了整体的加固作用，达到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 注浆处理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
30、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，对异常区的边缘采取压注水泥-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确定。注浆量根据现场确认。浆液试验本次处理以充填注浆为主，充分考虑注浆过程中对周围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试验处理确定，以确保注浆过程中的安全。 根据要求按照不同水泥的不同水灰比配置浓度不一的水泥浆，按照先后顺序确定其以下试验参数： 浆液配置程序和拌制时间； 浆液比重测定； 浆液流动性；
31、 浆液的沉淀稳定性； 浆液的凝结时间（初凝时间和终凝时间） ； 浆液结石的容重、强度、弹性模量、渗透性； 水泥浆液的各项参数确定之后，再进行加入的各种水灰比的浆液的试验。试验进行之前，要对外加剂的性能及参数进行检测。 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。 根据事先确定的对各种不同浆液的要求，将上述试验结果进行列表表示清楚。在注浆过程中根据不同情况选用。12施工要点注浆前应通过试验确定注浆段长度、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.
32、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详细记录。(2) 插入注浆导管：挖孔完成后在孔内打入63.5 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，注入率持续减少时，或当注入率保持不变而注浆压力持续升高时，不得改变水灰比。
33、当某一比级浆液注入量已达到 300L 以上，或灌注时间已达到 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，派专人打开附近该段注浆工作完成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时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试验确定注浆参数确定原因调整浆液配比有否是注浆施工工艺流程图13井盖密切观察，以免浆液注入管线内，发现情况立即上报并停止注浆。注浆压力或注入率突然改变较大时，应立即停止注浆，查明
34、原因采取相应措施。 (5) 注浆检查：注浆完成后要对注浆的效果进行检查。检查采用对已处理完异常区挖孔查看，分析情况，保证注浆质量和效果。对于效果没有达到的地段，应进行补注等措施。路面恢复在围挡拆除之后，用 20mm 厚，2m2m 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利用夜间恢复被破坏的路面。具体施工步骤如下： 人工整平，采用小型打夯机将探孔内素土底层打压密实。 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。 铺筑 80mm 厚粗粒式沥青混凝土面层，人工整平。 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
35、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，在处理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。施工围挡搭建牢固，严格按技术交底施做，在迎车方向设置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处理施工小组，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
36、注浆施工过程中的技术服务，向监理报检，注浆记录表格填写。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。项目总体负责人安全员空洞处理一队空洞处理二队质检员技术负责人黄庄站空洞处理项目施工人员组织机构图14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
37、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 地质异常区处理效果评价地质异常区处理后，处理效果评价采取二次物探为主，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处理与综合分析，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，经过成果综合分析， ，黄庄车站施工场地处理后场地 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、159 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
38、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 1400、800、300 上水管和500、300 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。为确保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
39、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 159 的热轧钢管，t=8mm；沿暗挖拱部轮廓间距为 400mm。管棚内15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。管棚施工利用施工竖井提供的作业面进行。施工竖井已经完成中楼板结构施工，管棚施工作平台搭建在中楼板上。4.2.1.2 管棚
40、施工方法利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，设置注浆管路，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）164.2.2.1 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
41、际管棚钻机的作业空间范围，搭设范围为 26m7.2m7.2m。脚手架顶部以 10cm10cm 的方木密排铺设，方木上满铺 5cm 厚木板，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定效果检验图 4.2.1.2 非开挖技术施工超前大管棚工艺流程17(1)机械设备安装准备非开挖铺管技术管棚施工机械设
42、备主要包括钻进系统、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、提升管节、管节连接等功能于一体的可拆卸多用钻架。系统安装技术要求：钻机液压系统组装必须封闭、通畅；导轨钢轨找平误差3mm；底盘对角线找方误差3mm；钻架斜拉筋紧固，交叉拉力基本相等； 钻架立柱对角误差5mm；升降系统：卡瓦等
43、上紧，加强整体性；所有连接螺母必须拧紧，发现溢扣者必须更换；丝杠、顶杠要顶紧、有效，安装要牢固，确保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。泥浆池设置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 2.57.0MPa，既可提供管棚施工中的泥浆，也可用于管棚填充注浆。回流管路利用管棚施工平台与泥浆池之间的高差回流泥浆至沉淀池。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、孔内润滑和降低导向传感器温度。具体配比由专业泥浆工程师根据具体地层情况确
44、定。泥浆严格按配合比配制，经充分、均匀搅拌而成。泥浆必须先配制好后使用，严禁使用中同时加清水、加料。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。在施工过程中，根据不同地层，合理调节泵压、泵量，避免因泥浆不足18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，一般采取中低压、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：钻头旋转直径为 190mm，楔形板与平面交角为 20。单向阀打开抗力为 0.6-1.2MPa。钻头前端设水眼，水眼直径为 20mm。导向及纠偏系统采用有线导向装
45、置，包括导向传感器、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，并保证导向传感器能够准确反映钻进偏差。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）装完成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
46、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于满足施工需要的状态。4.2.2.4 管棚开孔(1)为确保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 217 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要求。本工程采用 DC2-250C 型专用开孔器开孔。开孔器开孔直径 250mm，转速图 4.2.2.2 导向纠偏系统示意图19450r/min。根据实际地质条件及类似施工经验，确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
47、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 68h，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，造成钻孔偏斜。因此确定开孔角度时，根据以往施工经验和现场试验孔成果，确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)根据试验检验导向钻头的纠偏能力，在施工经验积累的基础上，确定开孔方位和倾角是否增加纠偏角，并以书面形式通知机台。(6)计算倾角时
48、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成，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。因一次性施作 126m 超前管棚，本工程采用 6.0m 长度的管节以减少接头。管节采用预先加工的管节，丝扣连接；连接丝扣长度
49、150mm。管节到场及连接前进行质量检查。管体不得有弯曲，丝扣四周壁厚均匀，丝扣完好合格。管内的杂物必须清除干净。倒运吊放过程中应避免损伤丝扣。钻进中，每节丝扣连接完成后，须先钻进后进行钢管丝扣接缝焊接（即先钻后焊） ，以免钻进时的扭力造成开焊。通信线应选用导电性能好，外壳绝缘性能好且耐磨的电线。回拖线随通信线可靠接长。钻进前先开泵泵送泥浆，泥水循环正常后，方可钻进。20钻进时，泵压应控制在 0.61.0MPa，转速 3060 转/min，粘性土可适当提高转速，砂层取其低值；泵量控制在 1030L/min。保持中小水量、中低压力、匀速中速钻进。实际施工中钻进速度控制在 1012m/h，单孔钻进时间1014h。粘性土层中适当降低泥浆浓度；砂性土层中加大泥浆浓度并加大泵量。根据实际钻进情况，泥浆压
