北京地铁7号线九龙山区间竖井设计.docx

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北京地铁7号线九龙山区间竖井设计

1．工程概况

九龙山站～大郊亭站区间西起广渠路与西大望路相交路口的7号线九龙山站，线路出站后沿广渠路下向东，到达广渠路与东四环立交路口西侧的大郊亭站。

右线区间起止里程：

右K14+504.386～K15+043.934，区间长度539.548m；左线区间起止里程：

左K14+504.386～K15+043.934，区间长度539.548m。

区间隧道覆土16.1～24.6m，采用矿山法施工。

区间中部右K14+681.000处设置施工竖井及横通道，结合施工横通道设置联络通道。

靠近大郊亭站端设置区间人防段及大郊亭站迂回风道。

施工竖井位于广渠路北侧，规划大郊亭中路南口，现况为空地。

施工竖井内净空尺寸6.0×4.6m，矩形断面，开挖深度31.4m，采用倒挂井壁法施工；施工横通道标准段净宽4.2m，净高5.2m，拱顶直墙断面，覆土23.6m，台阶法施工，施工横通道挑高段净宽4.2m，净高8.2m，拱顶直墙断面，覆土20.6m，台阶法施工，设置一道临时仰拱。

施工横通道垂直下穿D500中压燃气（竖向净距16.6m）、D500高压燃气（竖向净距15.9m）、D1000上水（竖向净距16.0m）、D600中水（竖向净距16.1m）、D800污水（竖向净距13.8m）、D800雨水（竖向净距15.7m）、D600上水（竖向净距17.0m）等市政管线。

4．设计原则

（1）施工竖井及横通道按临时结构设计，仅设置初期支护，其参数采用工程类比计算分析确定，并采用信息化设计，施工中通过现场监控量测反馈信息。

（2）施工竖井及横通道设计结合施工要求和场地环境情况进行，设计中充分考虑到施工期间的结构受力特点和使用要求。

（3）结构设计应考虑施工期间对邻近建（构）筑物、管线的影响，并采取适宜的工程措施。

（4）施工竖井及横通道的净空尺寸应满足矿山法施工工艺的要求，并满足其内浇注二衬后形成的联络通道及泵房的净空要求。

（5）施工竖井及横通道以无水施工为前提，施工前必须先进行降水。

5.1工程地质

5.1.1岩土特征

根据本区间《岩土工程勘察报告》（勘察编号：

2009勘察067-9），本工程场地勘探范围内的土层划分为人工堆积层（Qml）、第四纪全新世冲洪积层（Q

41al+pl）、第四纪晚更新世冲洪积层（Q3al+pl）三大层。

本场区按地层岩性及其物理力学性质进一步分为7个大层，各地层的结构特征自上而下依次如下：

人工堆积层（Qml）

粉土填土①层：

褐黄色～黄褐色，松散～中密，稍湿，含白灰、草根、砖渣，连续分布；

杂填土①1层：

杂色，松散～中密，稍湿，含沥青、砖渣、灰渣、石子、砾石，连续分布。

以上两层土层底标高29.55～35.04m。

第四纪全新世冲洪积层（Q41al+pl）

粉土③层：

褐黄色～灰色，中密～密实，稍湿，中低压缩性，含云母、氧化铁，连续分布；

粉质粘土1层：

褐黄色～灰色，软塑～硬塑，中高压缩性，含氧化铁、云母，少量有机质，连续分布；

粉细砂3层：

褐黄色，松散～密实，湿，低压缩性，含云母、氧化铁，局部夹粉土薄层，透镜体分布；

以上三层土层底标高23.44～26.90m。

粉质粘土层：

褐黄色～灰色，软塑～硬塑，中压缩性，含氧化铁、云母，少量有机质，透镜体分布；

粉细砂3层：

褐黄色～灰色，中密～密实，饱和，低压缩性，含云母、氧化铁，局部夹粉土薄层，连续分布；

中粗砂4层：

褐黄色～灰色，密实，饱和，低压缩性，含云母、氧化铁，局部夹粉土薄层，连续分布；

以上三层土层底标高18.02～23.11m。

第四纪晚更新世冲洪积层（Q3al+pl）

圆砾卵石⑤层：

杂色，密实，饱和，低压缩性，一般粒径5-20mm，最大粒径不小于80mm，粒径在2-20mm占总量的60％，褐黄色中粗砂充填；

中粗砂⑤1层：

褐黄色，密实，饱和，低压缩性，含云母、氧化铁，连续分布；

粉土⑤3层：

褐黄色，密实，饱和，低压缩性，含云母、氧化铁，透镜体分布；

以上三层土层底标高16.40～20.00m。

粉质粘土⑥层：

褐黄色，软塑～硬塑，中低压缩性，含氧化铁、云母，连续分布；

粘土⑥1层：

褐黄色，软塑～硬塑，中压缩性，含氧化铁，透镜体分布；

粉土⑥2层：

褐黄色，密实，湿，低压缩性，含氧化铁、云母，多粗砂颗粒，连续分布；

圆砾卵石⑦层：

杂色，密实，饱和，低压缩性，一般粒径10-30mm，最大粒径不小于100mm，粒径在2-40mm占总量的50％，褐黄色中粗砂充填，连续分布；

以上各层土个别钻孔未穿透。

5.1.2不良地质作用与地质灾害

拟建场地除填土层外，无软土、湿陷性土、膨胀土、残积土的分布，也无滑坡、地裂缝等不良地质作用。

本合同段穿越朝阳区东八里庄～大郊亭地面沉降中心，区间受该中心影响区间至2005年累积沉降量在300～600mm之间。

.1.3特殊性岩土

本段线路第四纪冲洪积覆盖层厚度约为200～300m，本次勘察在线路内除有填土层分布外未发现湿陷性黄土、膨胀土、风化岩及残积土等特殊性岩土分布。

区间填土层普遍分布，主要为粉土填土层、杂填土1层，填土厚度一般约为0.4～5.5m，填土为松散土层，力学性质差异较大，稳定性差。

5.2水文地质

5.2.1地下水特征

根据《岩土工程报告》，本次勘察钻孔最大深度38m，在勘察深度范围内，共发现两层地下水，地下水类型为潜水

（二）和承压水（三）。

本次勘察未见上层滞水，但由于大气降水、管道渗漏等原因，沿线不排除局部存在上层滞水的可能性。

地下水详细情况见下表所示。

表5-2地下水特征表

地下水

性质

水位/水头

埋深

（m）

水位/水头

标高

（m）

观测

时间

含水层及其特征

含水层

潜水

（二）

11.50～12.00

23.55～23.84

2009.8

粉细砂④3层、中粗砂④4层、圆砾卵石⑤层、中粗砂⑤1层

承压水（三）

15.54

19.00

2009.8

圆砾卵石⑦层、中粗砂⑦1层、粉细砂⑦2层

5.2.2地下水的腐蚀性评价

沿线地下水对混凝土结构腐蚀性等级为微；对钢筋混凝土中的钢筋在长期浸水和干湿交替情况下腐蚀性等级均为微。

5.3隧道围岩分级及土石可挖性分级

修正后围岩分级均为Ⅵ级。

粉土填土①层、杂填土①１层、粉土③层、粉细砂③３层、粉细砂④３层、中粗砂⑤１层可挖性为Ⅰ级；粉质粘土③１层、粉质粘土④层、粉土⑤３层、粉质粘土⑥层、粘土⑥１层、粉土⑥２层可挖性分级为Ⅱ级；圆砾卵石⑤层可挖性分级为Ⅲ级。

5.4岩土工程评价与问题预测

5.4.1场地稳定性及适宜性

从区域地质构造特征、新构造运动、历史地震背景、不良地质作用及特殊岩土等分析，拟建场地区域稳定性、场地稳定性均良好，适宜修建地铁。

5.4.2工程建设对环境影响预测

施工竖井范围内存在的粉土、粉细砂及中粗砂层，如降水井长期抽水，可能会出现涌砂现象，可能会在土体中形成空洞，影响基坑侧壁土体及隧道围岩的稳定。

施工横通道主要位于市政道路下，施工过程中若产生较大的土体变形，易造成路面下沉；本段线路分布有各类管线、特别是雨、污水管线，施工过程中产生的土体的变形易造成地下管线弯曲或断裂，影响管线的正常使用。

5.4.3隧道围岩自稳性分析

施工竖井侧壁土层主要为粉土填土①层、杂填土①1层、粉土③层、粉质粘土③1层、粉细砂③3层、粉细砂④3层、中粗砂④4层、中粗砂⑤1层、粉质粘土⑥层、粘土⑥1层、粉土⑥2层、粉细砂⑦2层、中粗砂⑦1层、圆砾卵石⑦层。

基坑侧壁存在的粉土和砂土层，土体自稳能力较差，施工过程中容易发生坍塌，施工时需要及时支护。

施工横通道穿过的土层主要为粉质粘土⑥层、、粘土⑥1层、粉土⑥2层、粉细砂⑦2层、中粗砂⑦1层、圆砾卵石⑦层。

以上各土层修正后围岩分级为Ⅵ级，土石可挖性分级为Ⅰ～Ⅲ级，土体自稳能力较差，很难形成自然拱。

其中普遍存在的粉细砂

⑦2层、中粗砂⑦1层，其厚度较大，且为饱和状态，在地下水的作用下，会产生涌水、潜蚀、流砂等现象，极易导致隧道侧壁失稳。

5.5地下水处理建议

对施工竖井及横通道有影响的主要为局部存在的上层滞水

（一）、潜水

（二）及承压水（三）。

对影响本段区间施工的地下水可采用封闭式管井降水，疏干结构施工范围内的地下水，并对承压水（三）进行降压，对于施工过程中洞身范围内局部涌水，可采取径向注浆止水，同时也加固了土体。

施工竖井及横通道施工时需将潜水

（二）及承压水（三）降至结构底板以下至少1.0m。

如果施工中存在残留水，应采取引排或洞内真空降水等措施，保证无水施工。

6．施工方法及主要施工步骤

6.1竖井施工

竖井施工前应做好管线调查，确保无管线或其它构筑物后方可采用机械开挖。

（1）开挖上部基坑，整体浇注井口钢筋混凝土圈梁，并预埋好各种预埋件；

（2）向下开挖土方；

（3）逆作法施做初期支护：

初喷混凝土、挂钢筋网、架钢格栅，格栅间距0.75m（上半段）及0.5m（下半段）、焊竖向连接筋，喷混凝土至设计厚度；

（4）再向下开挖，重复2、3工序，直至井底并封底，每次开挖步长同格栅间距；

（5）竖井开挖至施工通道拱部位置时，在竖井内沿施工通道马头门外轮廓打设超前注浆小导管加固地层；

（6）分区破除侧向井壁，开挖施工横通道。

6.2横通道施工

（1）分区凿除施工通道马头门范围井壁混凝土，并设置临时支撑，同步分段架设施工通道格栅钢架，前三榀格栅密排，待架设完毕后，进行施工通道开挖，施作初期支护；

（2）施工通道分为上下两个导洞，采用台阶法施工，施工中通道拱部超前小导管注浆加固地层；

（3）通道开挖步长为格栅间距，严禁超挖，台阶长度2～4m，同时要注意加强开挖工作面的工程地质的观察和记录，必要时掌子面封闭；

（4）在施工通道内沿两侧区间马头门外轮廓打设长导管超前支护；

（5）对角依次进行四个正线开洞施工，待一个正线进洞且初衬成环12m以上，方可进行另一个正线进洞施工；

（6）进正洞施工时，分段凿除区间隧道马头门范围通道侧壁混凝土，同步分段架设区间隧道格栅钢架，前三榀格栅密排；

（7）正线区间施工完成后，在施工横通道内浇注联络通道二衬；

（8）施工完成后，回填联络通道及泵站范围外的竖井及横通道，凿除地面以下3m范围的井壁结构，凿除时先把竖井回填至凿除线底标高，然后从下至上分段凿除井壁并及时回填，防止井壁土体坍塌。

7．环境风险保护要求及措施

7.1风险工程分析

施工竖井及横通道涉及环境风险工程如表7所列。

施工竖井及横通道环境风险工程情况汇总表表7

序号

风险工程名称

风险

等级

风险工程基本状况

1

施工横通道垂直下穿D500中压燃气、D500高压燃气

二级

D500中压燃气，钢管，管底埋深约2.8m，与通道竖向净距16.6m；D500高压燃气，钢管，管底埋深约3.4m，与通道竖向净距15.9m。

2

施工横通道垂直下穿D1000上水、D600中水、D600上水

二级

D1000上水，钢管，管底埋深约3.3m，与通道竖向净距16.0m；D600中水，钢管，管底埋深约3.2m，与通道竖向净距16.1m；D600上水，钢管，管顶埋深约1.8m，与通道竖向净距17.0m。

3

施工横通道垂直下穿D800污水、D800雨水

二级

D800污水，钢筋混凝土管，企口，管底埋深5.6m，与通道竖向净距13.8m；D800雨水，钢筋混凝土管，企口，管底埋深3.7m，与通道竖向净距15.7m

7.2变形控制标准

燃气管、上水管变形控制标准建议值：

允许沉降控制值10mm，倾斜率控制值0.002，变形平均速率控制值1mm/d；

雨、污水管变形控制标准建议值：

允许沉降控制值15mm，倾斜率控制值0.003，变形平均速率控制值1.5mm/d。

以上变形控制标准为设计建议值，施工前应征得产权或管理单位认可。

7.3风险工程保护措施

1）