北京地鐵盾構(gòu)隧道設(shè)計施工之要點

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1、北京地鐵盾構(gòu)隧道設(shè)計施工之要點北京城建設(shè)計研究總院楊秀仁摘要：北京地鐵五號線首次在北京地區(qū)采用盾構(gòu)法修建地鐵隧道，盾構(gòu)試驗段工程已經(jīng)取得成功。鑒于盾構(gòu)隧道設(shè)計和施工在很大程度上依靠于地質(zhì)條件，而北京與上海和廣州的地質(zhì)條件差異很大，無法照搬其經(jīng)驗，因此，通過盾構(gòu)試驗段工程對設(shè)計和施工進行了系統(tǒng)的研究，并取得了大量的研究成果。本文以這些設(shè)計和施工研究的成果為基礎(chǔ)，對設(shè)計和施工要點進行闡述，供今后的工程參考和借鑒。一、工程背景及盾構(gòu)隧道基本情況1、地鐵五號線概況北京地鐵五號線南起豐臺區(qū)的宋家莊，北至昌平區(qū)的太平莊。線路全長27.6Km，在

2、四環(huán)路南北分別采用了地下和地面、高架線路型式，南段的地下線長16.9km，北部的地面和高架線10.7km。全線共設(shè)22座車站，其中地下站16座，高架和地面站6座。圖1為地鐵五號線工程線路示意圖。在地鐵五號線工程地下線路段，部分線路在現(xiàn)狀寬廣的道路下方通過，地面限制條件少，采用技術(shù)較為成熟的礦山法施工；而部分線路受環(huán)境條件限制，隧道基本在現(xiàn)狀低矮破舊的建筑物下通過，對地面沉降的要求較高，加上工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件復(fù)雜，地面無條件降水，推薦采用盾構(gòu)法施工。采用盾構(gòu)法施工的區(qū)段為宋家莊～劉家窯地段、東單～和平里北街地段。2、盾構(gòu)試驗段概況

3、由于北京以往沒有采用盾構(gòu)法施工地鐵隧道的工程經(jīng)驗，且本地區(qū)的地質(zhì)條件與國內(nèi)其他采用過盾構(gòu)法施工的城市有比較大的區(qū)別，為了確保地鐵五號線正式施工能夠順利進行，首先選擇正線典型的地段開展試驗段施工，以摸索和把握北京地區(qū)特有條件下的盾構(gòu)隧道設(shè)計、施工技術(shù)。盾構(gòu)試驗段選在北新橋站～雍和宮站區(qū)間線路的左線（西側(cè)），試驗段隧道長度約688m。試驗段線路平面見圖2，由圖上可以看出，試驗段隧道基本在現(xiàn)狀建筑物下方穿過。圖2盾構(gòu)試驗段線路平面圖3、試驗段工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件(1)工程地質(zhì)條件試驗段范圍內(nèi)的地層從上到下依次為●人工填土層（Qml），其

4、中包括：雜填土①－1：主要成份為碎石、爐灰、房碴土等，稍濕，局部呈飽和狀態(tài)，松散～稍密，一般厚度為1～1.5m，局部最厚處為2.7m。粘質(zhì)粉土素填土①層：稍濕～飽和，可塑～硬塑。一般厚度為1.0m，局部最厚處為2.2m。以上兩層的總厚度為2.0m左右，局部最厚處3.0m?！竦谒募o全新世沖洪積地層（Q4al+pl），其中包括：粘質(zhì)粉土砂質(zhì)粉土②層：稍濕～飽和，可塑～硬塑。該層在不同地段分別夾有粉質(zhì)粘土②－1層、重粉質(zhì)粘土②－2層。局部夾粉細砂透鏡體②－3層。%26nbsp;該層總體厚度在雍和宮四周較薄，最薄處為4.0m，一般厚度為5.

5、0～7.0m。粉細砂③層：濕～飽和，密實，局部夾砂質(zhì)粉土薄層，下部為中粗砂③－1層、礫砂③－2層或粉質(zhì)粘土粘質(zhì)粉土③－3層。該層的總體厚度為3.0～7.5m。●第四紀晚更新世沖洪積地層（Q3al+pl），其中包括：圓礫④層：飽和，密實。礫石為亞圓形，未風化～微風化。一般粒徑為5～20mm，最大粒徑為150mm，中粗砂填充，局部成為中粗砂④－2層透鏡體。該層中部或底部顆粒較粗成為卵石④－3層，其一般粒徑為20～80mm，最大粒徑可達210mm，中粗砂填充。至雍和宮四周，圓礫、卵石層逐漸尖滅，出現(xiàn)粘質(zhì)粉土④－1層，厚度為3.0m左右。第

6、④層的總體厚度為6.0m左右，最薄處3.0m，最厚處8.3m。粘質(zhì)粉土砂質(zhì)粉土⑤層：飽和，硬塑，局部夾細砂透鏡體。本層夾粉質(zhì)粘土重粉質(zhì)粘土⑤－1層。本層厚度為2.0～5.0m，最薄處僅1.5m。中粗砂⑥層：飽和，密實，含少量礫石，夾粉細砂⑥－1層和粉質(zhì)粘土重粉質(zhì)粘土⑥－2層。本層厚度為0.7～7.8m，局部缺失。卵石⑦層：飽和，密實。卵石為亞圓形，未風化，一般粒徑為20～80mm，最大粒徑為200mm，中粗砂或粘性土充填。局部地區(qū)顆粒較細漸變?yōu)閳A礫或礫砂⑦－1層。本層的一般厚度為2.0～5.0m。>粉質(zhì)粘土粘質(zhì)粉土⑧

7、層：飽和，硬塑～堅硬，夾重粉質(zhì)粘土⑧－1層和粉細砂⑧－2層。本層厚度為2.0～8.0m。卵石⑨層：飽和，密實。卵石為亞圓形，未風化～微風化，表面可見溶蝕孔洞。一般粒徑為20～60mm，最大粒徑為180mm。中粗砂或粘性土充填。夾中粗砂⑨－1層。本層厚度大于7.0m。(2)水文地質(zhì)條件根據(jù)工程勘察報告，地層中賦存有上層滯水、潛水和承壓水。上層滯水：賦存于雜填土①－1層、粘質(zhì)粉土素填土①層和粘質(zhì)粉土砂質(zhì)粉土②層的孔隙之中。主要接受自來水、消防水管道以及雨污水管道、居民院落化糞池的滲漏補給，其次為大氣降水的垂直滲流補給。水位根據(jù)補給強度不

8、同而不同，本區(qū)間水位埋深在5.0～7.0m之間。潛水：賦存于粉細砂③層、中粗砂③－1層、礫砂③－2層、圓礫④層、中粗砂④－2層、卵石④－3層的孔隙之中，水位埋深在14.0m左右。本區(qū)間的潛水主要接受上層滯水和河水的垂直滲流和區(qū)域側(cè)向徑