05北京地铁暗挖工程设计与施工回顾及发展(余乐)压缩版

上层导洞内中桩采用1.8m大直径桩施工的方案。
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1、洞内大直径中桩成套机械化施工技术的突破
人工挖孔
桩长47m， 渗水量大
空间小 5×4m净空
机械成孔
桩径大 （1.8m） 桩身长 （47m）
国内外无此类 施工先例
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洞桩法设计关键技术 地下水综合控制技术；不稳定 地层预支护及改良技术 车站竖井及横通道设置方式、 导洞施工顺序及开洞时机 典型地层各施工工序地层沉降 规律及施工风险动态管控 大角度爬坡段设计理论与施工 方法 关 键 技 术 验 证 与 应 用
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通过地表管井控制水头、深孔注浆辅助止水、真空降水解决残留 水，掌子面稳定引排水的综合地下水控制技术，成功解决了复杂环境及 困难地层高水头洞桩法车站修建难题，成功修建了埋深超过30m的东四 站。
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三、单层导洞大直径中桩暗挖车站设计与施工技术发展
1、洞内大直径中桩成套机械化施工技术的突破
银杏树阵 密贴平行下穿 大屯路隧道
8号线车站
奥林匹克公园站车站
奥运中心区地 下商业I区
大直径新型洞桩法研发历程
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1、洞内大直径中桩成套机械化施工技术的突破
地铁15号线奥林匹克公园站 （1）205米长距离平行密 贴下穿大屯路隧道，
1、洞内大直径中桩成套机械化施工技术的突破 成桩方法综合对比分析
项目 技术特点 泥浆制备量少 依靠冲击力成孔 无需钻杆 泥浆制备量大，即时 排渣量大，需要设置 泥浆、泥渣循环系统。 旋转破碎土体 需要使用钻杆，钻进 时分节连接，提钻时 分节拆卸。 泥浆制备量大。 旋转挖取土体 需要使用钻杆，且上 下提升频繁，需要反 复连接、卸下钻杆。 经济合理性 改造设备50 万元，配套 钻具3万元。 工期 经验钻进速 度1m/h， 单桩成孔时 间：1.96d 对其他工序 的影响 结论 操作简便，但施工进度慢， 施工对土体扰动过大，影响 大屯路隧道安全，后期处理 泥渣十分困难。成本低。
二、北京地铁2000--2015年期间暗挖工程技术发展回顾
洞桩法施工典型阶段周边环境变形特征
地层条件
导洞 数量 6导洞 8导洞 6导洞 8导洞 6导洞 8导洞
导洞间距 （m ） 5.5～6.0 边-中:3.5～4.0中 -中:2.0～3.0 5.5～6.0 边-中:3.5～4.0中 -中:2.0～3.0 3.3～4.4 边-中:3.5～4.0中 -中:2.0～3.0
中国地铁第一个暗挖工程 ---北京地铁复八线复兴门折返线
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一、北京复八线开创了地铁暗挖工程的先河
西单站是我国第一座采用暗挖法修建的双层大跨车站，于1992年10月建成 ，车站开挖及初期支护采用了双侧壁到坑法（眼镜法）。
中国地铁第一个暗挖车站---北京地铁复八线西单车站
40%～45% 5%～10% 60%～65% 15%～30% 35%～40% 30%～40%
细砂及中 粗砂层
圆砾～卵 石层
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Baidu Nhomakorabea
二、北京地铁2000--2015年期间暗挖工程技术发展回顾
通过对洞桩法导洞施工、梁柱体系施工、扣拱施工、主体土方开挖及二衬 施工等关键阶段对地表变形的影响分析，洞桩法车站施工引起的地表沉降主要发 生在导洞施工及扣拱施工阶段，所发生的沉降约占总沉降量的90%左右。
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1、洞内大直径中桩成套机械化施工技术的突破 洞桩法技术发展回顾
洞桩法（简称“PBA”）是受盖 挖逆作法的启示，于上世纪九十年代 初提出的一种结构体系和暗挖施工方 法。 在地下先施做一些导洞，在导洞 内修筑桩（Pile）、梁(Beam、拱(Arc)， 形成支撑框架棚护体系，在顶拱和桩 的保护下向下逐层开挖并浇筑而成， 是一种结构体系和暗挖施工方法。
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一、北京复八线开创了地铁暗挖工程的先河
复八线共8座车站，其中西单、天安门西、东单及王府井四座车站采用了暗挖法，天安门 东、永安里及国贸3座车站采用了盖挖法，仅大望路站采用了明挖法，区间全部采用暗挖法。经 过大量的探索和实践，在新奥法原理的基础上，提出了“管超前、严注浆、短开挖、强支护、 快封闭、勤量测”的十八字方针，创造出一套具有中国特色的暗挖施工方法。
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1、洞内大直径中桩成套机械化施工技术的突破
桩（Pile）
梁（Beam）
拱（Arc）
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1、洞内大直径中桩成套机械化施工技术的突破
洞桩法于最早应用于北京地铁复八线（王府井站、东单 站和天安门西站），后来在地铁10号线、6号线、7号线多有 采用。但施工总体水平停滞不前，发展不尽人意。
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一、北京复八线开创了地铁暗挖工程的先河
台阶开挖小导管 降水
注浆加固
洞内钻桩
监控量测
大管棚
冻结法 在北京地铁复八线采取了“小导管”、“注浆改良加固”、“施工降水”
、“大管棚”、“冻结法”等主要辅助施工措施。通过监控量测控制风险，动 态调整施工方案。
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1、洞内大直径中桩成套机械化施工技术的突破
人工挖 孔桩
复八线采用简 单改装的地质 钻机成孔
直径线采用滑 轨反循环钻机 成孔
以前多采用八导洞或六导洞，桩多采用人工挖孔。受成孔机 械的制约，只有部分车站边桩采用了机械钻孔，桩径为600mm或 800mm。
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1、洞内大直径中桩成套机械化施工技术的突破
景 观 大 道
2 1
大屯路
15号线奥林匹克公 园站
4
8 号 线 车 站
3
北京地铁15号线奥林匹克公园站
大直径新型洞桩法研发历程
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1、洞内大直径中桩成套机械化施工技术的突破
工法变更
车站最初采用的是传统的上四下四八导洞PBA工法施工。但由于 施工过程中，大屯路隧道沉降按照传统施工方法控制不是很理想，多 次组织专家论证，最终确定了取消下层四个导洞以减小沉降，提出在
2
fx
4
33.62 31.62
4 5
31.54 1 30.24
zc
4
25.82
6 6
1
25.54 24.74 23.94 23.24
6 6
fx zc
22.42 21.32 19.72
6
7
1
1
22.34
6 7
7
2
20.14
7
7
12.92
12.34
8
10.12 10.34
8 9
9
1
高水头承压水条件下洞桩法地下水综合控制
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一、北京复八线开创了地铁暗挖工程的先河
“中洞法”
“双侧壁导坑法”
“洞桩法”（人工挖孔）
“洞桩法”（机械钻孔）
在北京地铁复八线分别采用“中洞法”、“双侧壁导坑法”、“洞桩法 ”、“CD法”、“CRD法”等不同类型的暗挖方法在地铁工程均有应用和实践， 取得了宝贵的经验，丰富和发展了暗挖法。
件的限制，穿越中心城区地铁车站优先采用暗挖法施工。
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二、北京地铁2000--2015年期间暗挖工程技术发展回顾
以东西向贯穿中心城区的6号线一期及7号线工程，6号线一期工程 19座车站中涉及采用洞桩法施工的车站有8座，占车站总量的42.1%；7号 线工程20座车站中采用洞桩法施工的车站有9座，占车站总量的45%。 初步统计约40座车站采用了暗挖法施工，除5号线采用中洞法外， 后来线路基本采用了“PBA”工法。
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二、北京地铁2000--2015年期间暗挖工程技术发展回顾
洞 桩 法 地 铁 车 站 设 计 施 工
洞桩法结构受力体系研究 洞桩法施工关键技术研究 洞桩法地铁车站施工工效研究 北京地区典型地层洞桩法施工 变形规律及环境影响特征研究 地铁车站附属通道大角度爬坡 段施工技术研究
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一、北京复八线开创了地铁暗挖工程的先河
北京地铁复八线复兴门站后折返线首次暗挖施工方法，始建于1986年8月 15日，完工于1987年12月24日年。1987年在国家科委组织的鉴定会上命名为“浅埋 暗挖法”，以区别于传统的矿山法。
北京地铁暗挖工程设计施工技术 回顾与发展 余 乐
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一、北京复八线开创了地铁暗挖施工的先河
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一、北京复八线开创了地铁暗挖工程的先河
北京地铁复八线西起复兴门站，东至八王坟，横穿中国第一街----十里长安街， 途径西单、中南海、天安门、北京饭店、王府井、东单、外交公寓、永安里、国贸 等重要建筑及地区，复兴门站后折返线工程首次暗挖施工方法，始建于1986年8月15 日，完工于1987年12月24日年。开创了北京乃至全国地铁采用暗挖修建地铁的新时 代。
导洞施工
梁、柱（桩） 体系施工 5%～10% 5%～10% 5%～10% 5%～10% 5%～10% 5%～10%
扣拱施工
主体土方开挖 及二衬施工 0%～5% 0%～5% 0%～5% 0%～5% 0%～5% 0%～5%
粉土、粉 质粘土层
45%～50% 80%～85% 30%～35% 60%～70% 50%～55% 50%～55%
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1、洞内大直径中桩成套机械化施工技术的突破
北京地铁15号线奥林匹克公园站最早选用了八导洞，采用人工挖孔 桩，结构密贴的洞桩法施工。2011年5月横通道开挖施工至8月，历时75 天，大屯路隧道北地表下沉最大点14.53mm，大屯路隧道中墙下沉最大 16.94mm，隧道南侧墙下沉最大点29.45mm。 道路隧道评估单位提出了整体沉降控制值为20毫米，差异沉降控制值 为8毫米。
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二、北京地铁暗挖工程技术发展回顾 （2000年----2015年）
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1999年9月28日北 京地铁复八线通车后，从 2000年开始，截止到2015 年底，北京地铁八通线、 13号线、5号线、10号线 、机场线、4号线、6号线 、9号线、8号线（一期和 二期）、14号线（西段和 北段）、15号线、昌平线 、亦庄线、大兴线以及房 山线等共计15条线路相继 建成通车。
二、北京地铁2000--2015年期间暗挖工程技术发展回顾
提高施工工效，缩短施 工工期 人口 密集 减少对市民生 活出行干扰 采用暗挖法，减少施工占 道对交通影响
繁 华 城 区 修 采用暗挖法，优化施工竖 建 吉布置方式，减少拆迁量 地 减少对各类建 建（构） 铁 （构）筑物扰动 筑物繁多 控制沉降、减少施工对 车 建（构）筑物的影响 站 所 2000年~2015年是北京城市建设和基础设施大发展的时期，北京 面 临 地铁建设受到道路交通压力、施工用地紧张、通车线路穿越、桥梁保护、 的 问市政管线改移、房屋拆迁难度和费用剧增以及市民对环境要求高等众多条 题
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二、北京地铁2000--2015年期间暗挖工程技术发展回顾
超前深 孔注浆 真空 降水
1
1
1
40.84 2 39.74 38.44 37.74 36.74 2 35.24
降水井
41.92 41.47
3 3 3
1
3
37.62
3 3 4