北京地铁浅埋暗挖法在地层中的影响及防护措施

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  摘要:近些年来,各大城市争相建设地铁,浅埋暗挖法首先在北京的地铁建设中得到了成功的应用,开创了我国地铁建设的新局面,这种方法在城市繁华地区施工有了先例。本文首先介绍了浅埋暗挖法在北京地铁施工中的应用现状,然后通过具体实例说明了北京地区富水地层中浅埋暗挖法的坍塌预防措施,最后就地铁施工中坍塌发生后的处理措施做了详细说明。
  
  关键词:浅埋暗挖;地铁;施工
  Abstract: in recent years, the construction of subway to each big city, shallow mining method in Beijing subway construction has been applied successfully, creating a new situation in the subway construction in our country, this method of construction in the city downtown area has a precedent. This paper first introduces the application of shallow mining method in Beijing subway construction, and then through the concrete example in the Beijing water rich strata of shallow tunneling method collapse prevention measures, finally explained in detail measures after the collapse in subway construction.
  Keywords: shallow excavation subway; construction;
  中圖分类号:U231+.3 文献标识码:A
  一、 浅埋暗挖法在北京地铁施工中的应用现状介绍
  (一) 浅埋暗挖法在北京地铁中的首次应用
  浅埋暗挖法在北京地铁中首次应用于复兴门折返线工程,这项工程在1986年开工建设,历时一年多在1987年底完全竣工。建设这项工程的主要目的有两方面,一是为了使地铁形成环行线,从苹果园至复兴门的地铁车辆在复兴门站东端可以进行折返,二是为了提高运输能力,使得运输能力提高十多倍。由于这条线路地处十分繁华的长安街地下,如果再继续按照以前的明开敞口方法阻断交通施工已经显然不行。最终,经相关权威部门结合实际研究分析,决定采用“新奥法”的原理,对北京地表浮土采用暗挖设计施工技术的可行性进行了研究分析, 最后决定采用浅埋暗挖法进行设计和施工。所谓新奥法就是指在施工的整个过程中对围岩实行保护,充分利用围岩的自稳、自承能力,以确保开挖工程顺利进行,在最后阶段,还是依靠围岩的固结和自承力,确保围岩不塌陷,这些同时也是浅埋暗挖法的核心内容。根据这个原理,结合地下工程的具体条件,选用灵活的开挖方法、支护工艺、锚喷技术施工时间和辅助工程。这段折返线已建成十多年了,经历了多种考验,既接受了重型车辆的巨大压力,也经得住暴雨洪水的侵蚀,充分证明了这种设计是安全可靠的,通过这项工程的实施得出了管超前、严注浆、短开挖、强支护、稳中央、速封闭、多试验、勤量测等浅埋暗挖的设计施工的基本原则和方法。
  (二) 浅埋暗挖在北京其他地铁工程中的应用
  经过复兴门折返线工程的建设,浅埋暗挖技术在国内的使用有了一个实例,使这项施工技术的实用性和可操作性得到充分地体现。最后,在全国地铁建设中迅速得到广泛应用。例如西单地铁车站的施工。该车站位于北京市西长安街西单路口,地面行人车辆川流不息,地下更是各种管道、电线紧密相线,道路两侧和附近还有各种重要建筑物。最后经研究人员对比分析采用“双眼镜”法成功施工,这项工程是在浅埋暗挖法原则的的基础上进行创新,正如相关学者所说的,采用浅埋暗挖法建成西单站,是一项难度极大的工程,开创了地铁建设的新局面;就技术上来说这项工程在国内处于领先地位,很多方面都达到了国际先进水平。如果说北京复兴门折返线建设运用“新奥法”原理成功地总结出了浅埋暗挖的基本原则,那么西单地铁站是我国首次运用浅埋暗挖法在城市中心繁华地区、松软地基下,成为地铁建设的范例。
  
  二、 北京地区地质情况介绍
  北京市位于华北平原的西北边缘地带,东南部与天津为邻,其它均包围在河北省内。就地形来看,呈现出西北部高、东南部低的现象,西北多山,北京西部山地总称为西山,这些山地属太行山余脉,由一系列走向大致平行排列的山脉组成。北部的山地总称军都山,属燕山山脉。东南是一块平原,称其为北京平原。北京市的平原面积加起来约六千多平方千米,比全市总面积的三分之一还多一些,这些平原地貌平坦广阔,表现出出冲积、洪积表土层的基本特征。就地理位置来说,北京城位于北京平原的西南部。根据地质勘察报告和现场具体分析,北京地铁建设主要处于第四纪冲积洪积层中,该地层主要是由粉细砂及砂砾石组成,因为表土层普遍具有松散、稳定能力差的特点, 给开挖和支护带来很大困难,北京地区地下水位普遍较低,距地面大约在几十米左右,地铁施工一般位于地下水位以上。这些不利条件见给地铁建设带来很大困难。
  
  三、 北京地区富水地层中浅埋暗挖法的坍塌预防措施
  北京市地铁在施工过程中目前多采用盾构法和浅埋暗挖法,而浅埋暗挖法从1986年首次在北京复兴门折返线路中成功应用以来,在技术上已经发展的相当成熟且多次采用,但是在北京城东北部的富水地区采用浅埋暗挖法的例子较少,这里对北京地铁十号线工程苏州街站的施工工序和应对措施进行详细的介绍。
  (一) 工程概况
  该地铁线位于北京市海淀南路与苏州街交叉路口,车站被设计成两端双层暗挖形式,中间采用单层暗挖式。该车站设计总长度约二百米,总面积在一万多平方米。这个车站出入口设计时,采用四个出入口,并且设有风道等配套设施。这个车站地下埋藏着大量的管线,有水管、气管、电缆管、污水管及地下水道等,地面上这段为交通要道行人车辆众多,并且车站附近有很多高层小区和商业楼,这些因素给施工带来了很大困难。从地质和水文情况来看,施工地段的地层主要有粘土层、粉土层、卵石层、砂层等,水体主要包括上层滞水、潜水和承压水,主要是在潜水层施工,这三层水对施工有很大影响。
  (二) 北京地铁十号线施工方法
  这段地铁收到多重因素的共同制约,为了尽可能少的影响附近居民生活,也为了减少对行人车辆等交通的压力,经技术部门最终决定采用矿山法全暗挖施工。但是这样也有可能引起地面沉降或对周边建筑物和构筑物造成威胁,又引入了一项全新的施工方法,这就是采用“PBA”洞桩法施工,这样极大地减少对地层和周边环境的影响。“PBA”洞桩法这种全新的施工方法主要原理就是将地面框架结构施工方法和暗挖法巧妙地结合,具体施工方法就是在地面上不具备条件是,而在地下巧妙地改进然后有机的利用最有形成一个强大的支撑体系,在这种支撑体系的保护下既不影响正常施工也不对地面造成任何威胁。
  (三) 施工过程中坍塌预防措施
  首先对围岩和顶板超前注浆加固。由于施工地层为第四系冲积、洪积层,地层本来就十分松软,并且富含水围岩强度更是大大降低,为了预防坍塌、顺利施工采用超前注浆加固技术,利用直径很小的短导管进行注浆。并且在施工过程中,改进施工方案,加大支护强度,通过对一些主要支护参数进行调整,将支护物的间距变小,并且在保证工程质量和施工安全的前提下最大限度的加快施工速度,尽量缩短循环时间。在人员安排上保证充足的劳动力,并且配备足够的支护材料和其他相关材料,以备不时之需。
  
  四、施工过程中坍塌发生后的处理措施
  施工过程中,发生坍塌的情况较多,并且也有一套完善的处理措施。当坍塌发生后首先由工程技术人员到现场分析摸清坍塌原因,并记录在案与其他地区的坍塌进行比较。然后进行勘查分析,查看有没有继续坍塌的可能性,如果有就应该做出相应的预防措施。最后在各种预防措施的保护下对坍塌土层进行处理,并加强支护。
  
  五、结束语
  近几年来地铁在全国各大城市迅速建设,它不仅极大地缓解了城市交通压力,而且成倍的提高了运输速度,对城市工作者提供了许多便利条件,但是地铁工程在施工过程中仍有很多难题。自从1986年浅埋暗挖法在北京复兴门线路的成功运用,其他线路施工过程中也纷纷采用这种方法,但是仍然很多线路仍然有很多难题,只有广大工程技术人员不断钻研,才能开发出更多新技术,才能为我国城市交通事业做出更大的贡献。
  
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