北京地铁10号线海淀黄庄站铺盖法综合施工技术

宋玲坤;侯永兵;苗春刚;石柱

【摘 要】北京地铁10号线海淀黄庄站处于地面交通繁忙、地下管线错综复杂、周边建筑物众多的中关村核心地带,车站端头竖井采用铺盖法顺做结构施工,对铺盖法所能遇到的问题进行客观系统分析,并采取相应的施工对策,提出切实可行的解决办法,确保施工安全.

【期刊名称】《铁道标准设计》 【年(卷),期】2008(000)012 【总页数】6页(P67-72)

【关键词】北京地铁10号线;地铁车站;铺盖法;施工 【作 者】宋玲坤;侯永兵;苗春刚;石柱

【作者单位】北京市轨道交通建设管理有限公司,北京,100037;中铁十四局集团有限公司,济南,250014;中铁十四局集团有限公司,济南,250014;中铁十四局集团有限公司,济南,250014 【正文语种】中 文 【中图分类】U231

1 工程概况 1.1 工程位置

北京地铁4、10号线海淀黄庄站位于中关村与知春路交叉口，为地下两层暗挖车

站。4号线与10号线斜交，10号线在上，4号线在下，为上侧下岛的换乘站。4号线和10号线的该站同期施工。 1.2 工程结构形式

地铁10号线海淀黄庄站由3部分组成：车站两端为铺盖法竖井，两层三跨矩形框架结构，长13.5 m，净宽21.6 m，底板埋深25.398 m，中间是顶部为三联拱的两层三跨框架结构，采用暗挖法施工，铺盖法竖井与车站总平面位置关系见图1。笔者主要以10号线西端盖挖竖井为例，阐述城市地铁在管线众多情况下的铺盖法综合施工技术。10号线车站范围内盖挖竖井尺寸见图2，基坑范围内施工管线共有1管线，剖面图见图3。

图1 海淀黄庄站铺盖法竖井与车站总平面位置关系 1.3 工程水文地质 (1)工程地质

地层由上到下依次为：杂填土①1层、粉土②层、粉土③层、黏质粉土③1层、黏质粉土④2层、黏质粉土④层、中粗砂⑤1层、卵石⑤层、黏质粉土⑥层和卵石⑦层。 (2)水文地质

图2 地铁10号线海淀黄庄站西端竖井基坑开挖尺寸示意(单位：mm)

上层滞水高程44.6 m，潜水高程35.39 m，承压水高程27.1 m。10号线西端铺盖竖井结构顶板高程47.442 m，底板高程26.102 m，地面高程51.35 m。 图3 地铁10号线海淀黄庄站西端竖井管线位置剖面(单位：mm) 2 铺盖法施工方案

因车站地处中关村大街与海淀南路交叉路口，路面交通流量大，地下管线密集，如采用明挖法施工，需长期占用主道路和改移多条市政主干线，根据现有条件无法实现。而暗挖法施工最大困难结构埋深4 m左右，又在交通主干道下方，拱顶地层

多为回填土层，同样在于须全断面穿结构西侧的2 m×2.3 m电力隧道，同时多条管线几乎密贴结构顶部，风道大断面转体主体等多方面原因，确定浅埋暗挖施工同样不可行。在多种工法的设计和实施性考虑后，最终采用铺盖法施工10号线两端端头竖井。

施工中为尽可能减少对交通的影响，采用分幅分期进行围护桩、军用梁路面体系及管线悬吊保护施工。围护结构施工完毕，主要通过3号风道结构作为施工通道，进行基坑井的开挖和结构施工。在确保管线下方有一定安全距离的情况下采用DH-55小型挖掘机进行大范围土方开挖。开挖过程中随开挖随架设钢支撑，在开挖至基坑底部时再由下向上顺做衬砌结构，施工中及时换撑、倒撑，最后进行结构顶板和防水施工，完毕后进行基坑回填和路面恢复施工，具体分期分幅施工围挡平面图见图4，施工流程见图5。

图4 地铁10号线海淀黄庄站西端铺盖法竖井分幅施工围挡布设示意 3 主要施工技术 3.1 降水施工

由于海淀黄庄站上层滞水含水量小、稳定性差，本工程所处地段主要含水层为潜水和承压水含水层，又由于承压含水层压力小或无压，采用“抽渗结合”的方法，降水设计时按潜水完整井考虑，施工GPS-15型反循环钻机打设管井和渗井。 3.2 分幅范围内围护桩和铺盖体系施工 (1)围护桩施工

分期交通导流改线围挡范围内的围护桩，采用RL-16旋挖钻机成孔，泥浆护壁采用环保材料，施工中根据管线位置适当调整钻孔桩位置，对于大型管线两侧采用局部增加围护桩加强措施。 (2)铺盖体系施工

作为铺盖法施工的最为重要环节之一的铺盖路面体系，主要包括4大块：①两端

支撑结构，即基坑围护桩和冠梁施工；②军用梁的拼装架设作业；③军用梁背部处理；④路面系统施工。

施工围护桩顶部冠梁顶面高程一致，表面平整。军用梁两端梁垫枕通长设置，敷设前，底部用砂浆找平，砂浆标号不低于M7.5。冠梁施工完成后，开始铺设临时路面系统。军用梁背部挡土墙采用钢筋混凝土结构，挡土墙下部伸入冠梁中。临时路面采用式军用梁+工字钢+钢板结构体系，见图6。 图6 临时路面体系(单位：mm) 军用梁架设施工须注意以下事项：

①梁端垫枕设置应测量梁跨尺寸，允许误差5 mm。

②每片梁应整体组装架设，连接钢销插入应到位并加防松脱销钉。

③梁下弦横向联结槽钢应通长设置并按图布置，槽钢接头处可交错并排，用2号U形螺栓固牢。

④两片军用梁中心距60 cm时，用φ80 mm套管与螺栓全数安装固牢。 ⑤梁上弦杆(只一根弦杆上)垫梁及桥面钢板用1号U形螺栓连接牢固，1号U形螺栓按原尺寸(长387 mm)。

⑥桥面板的限位挡块仅与桥面钢板相焊，焊缝高5 mm，每片梁处焊缝长为100 mm。

⑦垫梁铺设，中心间距均为50 cm，通长设置，接头处应位于军用梁顶面，两端伸出40 cm至冠梁边界，为方便桥面钢板铺设时，垫梁不出现位移，可点焊定位。 ⑧桥面板铺设，桥面板采用厚度为14 mm的钢板，桥面钢板纵横尺寸均应伸出冠梁边界50 cm搭放于地面上，钢板长边接缝处必须位于垫梁(I16)顶面，此处无垫梁时应增安垫梁，钢板接缝间隙留出2～3 mm，就位后满焊。 3.3 管线悬吊保护

基坑开挖时对横穿基坑的雨水、污水混凝土管线进行改移出基坑结构，对于无法改

移的钢管、铸铁管、PVC管的上水、燃气、电信等管线采用悬吊保护。在此以基坑南侧横穿的φ1 400 mm上水管线(跨度15.3 m)为例进行说明。 3.3.1 悬吊管线技术措施

(1)由于φ1 400 mm的上水管的自重较大，埋深较深，普通的工字钢等构件悬吊产生的挠度较大无法满足要求，且盖挖恢复路面体系的需要，悬吊选用式军用梁体系作为承重构件，以管线为中心密排4片军用梁，悬吊示意图片见图7。 图7 φ1 400 mm上水管线悬吊保护

(2)管线下的承托构件，采用宽10 cm厚20 mm的钢带做成U字形状，每m一道；U形钢带上焊2根φ20 mm可调丝杠，丝杠直接与军用梁上的I16型钢栓接。 (3)在管线的悬吊保护过程中，开槽穿插下底梁，使悬吊点施加少量预紧力。分段跳槽开挖管线下部土方，分节悬吊，使悬吊点充分承受管线的重量。逐渐把管线的重量转移到军用梁上，避免对承重结构突然加载。

(4)先人工沿管道纵向开挖管线上的覆土，管线暴露后，对位于桩顶冠梁以上的管线，先将支墩和吊点位置的土方开挖至管底下，浇筑支墩混凝土结构及安装承托构件；对位于桩顶冠梁下的管线，则以冠梁作为军用梁的基础。当支墩混凝土强度达到70%以上及调整好吊杆后，使管线各部分均匀受力，才能开挖管线下其余部分的土方。

(5)对漏水或有损坏的管线，首先按照要求进行加强或修理，处理完成并经产权单位检查合格后再进行悬吊保护处理。

3.3.2 φ1 400 mm自来水管悬吊方案的设计检算

φ1 400 mm自来水管道悬吊长度为15.5 m，悬吊承重结构选用式军用梁体系，军用梁的跨度采用17 m。 3.3.3 荷载组合

在方案设计时，为了避开路面上的车辆活载，采用支撑给水管重量的军用梁低于承

受路面荷载的军用梁。所以计算时荷载主要有支撑或悬吊构件自重、军用梁自重、悬吊管道及其管内水的重量。计算中支撑或悬吊构件自重荷载主要考虑军用梁上I16型钢和丝杠的重量；在分析管道对军用梁的悬吊荷载时，为安全起见，忽略两端土体对管道的约束作用，悬吊荷载按管道的完全自重考虑。具体荷载计算结果见表1。

表1 军用梁计算外荷载组合荷载类型荷载/(kN/m)备 注军用梁自重1 87单片梁自重支撑和悬吊构件自重2 05主要考虑工字钢和丝杠的均布荷载自来水管道悬吊荷载19 02壁厚为12mm的钢管，空管自重4 16kN/m，水重14 86kN/m 3.3.4 计算模型

军用梁选取标准构件组装，计算中按简支桁架结构考虑，被悬吊上方军用梁4片密排。悬吊间距1 m。具体计算模型见图8。 图8 给水管道悬吊计算模型

军用梁构件均采用16锰钢材料，弹性模量为210 GPa，材料容重为78.5 kN/m3。 3.3.5 计算结果

军用梁杆件内力计算结果见图9。

图9 给水管道悬吊军用梁杆件内力分布(单位：N)

从计算结果来看，两种情况军用梁各杆件内力均远小于允许承载力，安全系数为3，因此，结构强度满足设计要求。军用梁挠度计算结果见图10。 图10 给水管道悬吊军用梁杆件变形(单位：m)

根据计算结果，在对φ1 400 mm自来水管道进行悬吊处理时，军用梁的最大竖向变形为0.033 m，挠度为0.97/500，小于1/500，满足工程要求。 3.4 基坑开挖施工

基坑开挖施工是在路面铺盖体系全部施工完成后进行，通过3号风道作为出碴通

道施工。基坑开挖时管线下方3 m范围内全部采用人工开挖，以确保管线安全，3 m以下全部采用DH-55小型挖掘机开挖。基坑内钢支撑随挖随支撑，其中第一道钢支撑在地面体系施工时，已直接架设于桩顶冠梁上。坑内钢支撑施工全部采用φ600 mm，t=14 mm，端头为活络头通过钢围檩支撑于钻孔桩上，见图11。 图11 钢管支撑端部构造及预加荷载方法示意 (1)钢支撑架设施工工艺流程

支撑编号→对号运到现场→焊三角形钢板托架→钢围檩就位→钢支撑就位校正→施加预应力→紧固钢楔→拆除液压千斤顶→钢支撑与围檩连接。 (2)钢支撑的拆除施工工艺

支撑起吊收紧→施加预应力→拆去钢楔→卸下千斤顶→吊出支撑。 (3)钢支撑换撑

当下面部分结构做好后，在结构上加1道钢支撑，基本过程即是钢支撑安装过程，这就是钢支撑换撑的整个施工过程。 3.5 基坑防水

竖井防水施工底部和侧墙全部采用膨润土防水毯，顶板为聚氨酯和一层纸胎油毡隔离层，在底部和顶板均铺有细石混凝土保护层。防水施工最为关键的是明暗结合处的过渡区施工，该部位因相错时间较长，施工中采用如图12的处理方法。 图12 明挖竖井与暗挖结构交界处防水示意(单位：mm) 3.6 结构施工及顶板回填 3.6.1 结构施工

结构施工总体为顺做，根据总体安排为底板→地下二层侧墙→中楼板→地下一层侧墙→顶板。结构施工时，在结构未封闭前，根据施工要求需对下部结构实施钢支撑倒边替换。

本工程结构施工最大特点是，铺盖竖井在围护桩状态下破除进入车站主体暗挖。主

要有以下方面原因和相关措施。 (1)方案调整原因

截止2005年3月31日，西端铺盖竖井地下二层和3号风道地下二层均已浇筑完工，结构荷载受力体系基本稳定。如继续按照原设计方案先施工完毕铺盖竖井结构和路面恢复，再进行车站主体暗挖，难以确保2006年3月1日10号线中拱暗挖开始的节点目标，直接影响整个10号线后期铺轨和移交运营工作。 (2)调整后方案

鉴于上述原因，经甲方组织，设计、监理和施工单位参加，并邀请有关专家重新论证和检算，确定铺盖竖井地下一层结构后做，先行暗挖进洞施工车站主体的方案。方案调整后直接利用铺盖井作为施工口，真正起到了缩短工序衔接时间、减少成本，提高工效的目的。 3.6.2 顶板回填施工

顶板回填时顶板以上50 cm为黏土回填，其余为级配砂石料分层回填，单层回填厚度不超过50 cm，及时夯实。回填施工同样采用分幅倒边施工，最为重要的是在拆除各类管线悬吊时，需换撑施工确保管线安全，见图13。 图13 管线拆除悬吊换撑示意 4 施工注意事项 4.1 基坑残余水处理

北京老城区多年的地下上、下水管道漏水严重，这些渗漏水赋存于杂填土和很多已废弃的地下构筑物中，由于具体位置不明确，水量大小无法确定，因此从降水井分布上难以控制，可能造成基坑壁或隧道顶部失稳，对地下工程施工造成很大影响。为了有效预防这种异常水给工程带来损失，采取如下处理措施。

(1)当基坑开挖遇到突然出现的不明外来水时，应立即停止开挖，做引流回填，控制因出水带出地层颗粒形成地层扰动坍塌，然后查明外来水补给源，采取寻源断流

措施。

(2)对出水范围的基坑壁，必须采用特殊加固措施，比如小导管注浆、局部土钉补强等方法，稳定后再继续下步开挖。

(3)坑内积水过多时，采用坑内打设降水井，将积水引渗至开挖结构以下的砂层地层排除积水。

4.2 龙门提升确保井口管线安全

铺盖井内管线众多，施工中龙门或汽车吊提升均在管线间，为确保施工中管线安全，在提升井口处安装渣斗固定措施，确保定位提升，并在管线靠提升侧焊接防护钢架体系，同时提升施工时派专职信号工指挥。 4.3 区间接头时间控制

本车站施工方法调整，在结构施工未封闭状态下进行车站暗挖施工，无形中使得基坑结构单侧荷载卸除，受力薄弱，为确保基坑安全，在基坑结构未完全封闭前，不允许区间接头开挖施工，至少保证安全距离在10 m以上。 5 施工体会

城市地铁施工最大特点为周边环境复杂，即交通繁忙、管线错综、影响居民等。本工程铺盖法竖井成功进行，对于类似工程有一定参考价值。

采用铺盖法施工有明显优势，如地下重要管线无需改移，结构施工安全，并且很大程度上方便交通。尽管施工中仍采用了一些先进的施工工艺，并切实解决了一些技术难题，但仍存不足之处。今后工作将重点从以下几方面进一步研究。 (1)军用梁间的拼装为销接，横向连接后，军用梁尚有一个方向的自由度，在车载作用下极易对该部位沥青路面造成破坏，使路况恶化，造成在路面衔接处有颠簸现象。

(2)钢板和钢筋为刚性体，与军用梁上方的工字钢、方木之间有一定缓冲和空间缝隙，时间长后，重载车辆经过后易产生震动噪声，影响周边居民生活。为此，今后

施工中尽可能采用与沥青路面耦合材料，克服上述问题。 参考文献：

[1]赵巨川.铺盖法在城市地铁车站施工中的应用[J].铁道建筑技术，2002(2)． [2]王显星.开挖卸载对相邻基坑结构内力的影响[J].铁道建筑技术，2005(2)． [3]段东明.复杂条件下地铁车站深基坑降水设计及施工工艺研究[J].铁道建筑技术，2003(4)．

[4]刘国宝.盖挖顺作法在深圳地铁科学馆站的应用[J].铁道标准设计，2004(10).