摘 要：結合工程實例，介紹了雙層風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行平面計算，提出了設計中應注意的關鍵點，并利用監(jiān)控量測獲得信息指導施工，及時采取相應措施，確保施工安全。

　　關鍵詞：地鐵；荷載；結構自重；支護結構

　　1、工程概況

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

　　2、施工方法

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

　　1）施作拱部超前支護，在豎井進風道處和車站進風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）分布開挖導洞土體，封閉導洞初期支護，上下臺階步長5m，上導坑掌子面應及時封閉。

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

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

　　5）最終拆除臨時仰拱和豎向支撐，及時封閉防水層和二襯。

　　3、初期支護參數(shù)

　　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)過試算，地震荷載和人防荷載作用下的結構產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是采取滿足規(guī)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，考慮到在長期作用下，初期支護材料性能會逐漸退化，剛度會下降，二次襯砌承擔荷載70%，經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)：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，通過對該部分控制點進行配筋計算，可以確定二次襯砌結構斷面所需的鋼筋數(shù)量。

　　5、主要技術措施

　　施工方法只是根據(jù)斷面形式、圍巖級別、環(huán)境條件等關鍵因素確定，對于既有的結構跨度，基本工法選擇是比較成熟的。但是決定著工程成敗和施工技術質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施時機。本工程在設計中主要考慮以下幾個關鍵點：

　　1）小導管注漿。小導管一般采用F42的鋼花管，長度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(wěn)的方法之一。根據(jù)地層性質，采用不同的漿液。對于小導洞開挖跨度不超過6m的結構來說，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(wěn)�？刂谱�漿壓力或者控制注漿量為注漿技術重點。

　　2）鎖腳錨桿。根據(jù)開挖跨度的大小，設置3m左右長度的鎖腳錨桿并注漿，可以有效地保證支護結構不產生過度的整體下沉，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，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。因此必須及時有效地進行回填。一般工序要求距離掌子面3m時，必須進行初支背后回填注漿，漿液為水泥砂漿。

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

　　5）一次拆除長度。對于采用CRD工法施工的結構來說，一次拆除長度，又是一個關鍵的技術指標。為了不致出現(xiàn)因改變結構受力狀態(tài)而引起地層變位，理論及實踐證明，一次拆除段長度必須小于1D（D為隧洞的直徑），本設計采用較為穩(wěn)妥數(shù)值，每次拆除6m.

　　6、監(jiān)控量測

　　利用監(jiān)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組成部分。通過監(jiān)測對地層的穩(wěn)定性和支護系統(tǒng)的可靠性做出判斷，及時采取相應措施，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(jiān)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，可以認為隧道已達到基本穩(wěn)定。

　　7、結語

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

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

　　2）采用CRD工法進行淺埋大跨結構的暗挖施工時，頂部分塊的大小將最終影響地面下沉量。實踐證明，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，進行施工方案設計時，應以快速掘進、快速封閉為原則。

　　3）在施工二次襯砌時，應分段拆除臨時支護，一次不宜超過6m，拆除過多會產生較大沉降變形。

　　4）每段格柵鋼架長度一般宜控制在2m-4m，過長過重運輸即造成安裝困難，過短將導致鋼架節(jié)點多且浪費大。

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