2020城市轨道交通创新推广项目|地下空间超浅埋暗挖法建造技术—棚盖法

       为加速城市轨道交通领域科技成果转化和推广应用，推选中国土木工程詹天佑大奖，轨道交通分会在中国土木工程学会的指导下，在行业内征集城市轨道交通技术创新项目。经专家评审，决定授予“市域线快慢车运营模式综合技术研究应用与推广”等20项技术类项目和“广州市轨道交通二十一号线工程”等7项工程类项目为城市轨道交通技术创新推广项目，在全国轨道交通建设中予以推广。

地下空间超浅埋暗挖法建造技术—棚盖法

       在我国及国外地下空间大规模建设过程中积累了大量的建设工法。适用于大型地下地下空间的开挖方法有洞柱法、一次扣拱法、CRD、双侧壁导洞法、中洞法、侧洞法、洞柱法、管幕法等。

       随着我国城市化进程的加速发展，轨道交通、综合管廊、城市地下综合体等地下空间正在大规模建设中，相比过往近些年我国的综合国力逐渐增强，现代城市对新时代的地下空间建设提出了新的建设需求

       同时我国先期建设的地下结构已将城市有限地下空间资源中便于建设的区域占用，致使新建地下空间建设难度成倍增加；

       综上，在过去地下工程大规模建设中所积累的工法及经验并不能完全支撑起本轮及后续地下工程的建设，工程建设需要新的工法支撑落地。超浅埋棚盖暗作法在这个大的时代背景下应运而生，解决了多个地下工程依据传统建设工法无法实施的问题，并创造了良好的经济效益及社会价值，具有进一步推广应用的价值。

1.关键技术内容：

       本工法有多项关键技术，依照实施顺序简述如下；

       a.微导洞内棚盖顶进关键技术

       b.棚盖法变形控制关键技术

       c.U型装配式支护关键技术

       d.先行导洞内钢管连接关键技术

       e.棚盖顶进关键技术

2.技术线路：

       棚盖暗作法的特点为可在明挖结构的深度暗挖施作地下空间结构，具有施工风险小、施工简便、综合造价低的优势其技术线路如下；

       第一步：在地下空间选定位置施作先行导洞，先行导洞躲避现状管线等地下构筑物布置。先行导洞依据浅埋暗挖原理进行开挖，导洞内净空选为3m~4m，覆土按照一倍导洞宽度设计；

       第二步：在先行导洞内施作平行于车站横断面方向（主受力方向）的大管棚，从而形成车站棚盖体系，棚盖体系可根据地层情况选用连续棚盖或者离散型棚盖。棚盖结构尺寸根据覆土情况及开挖步序经计算后确定。

       第三步：在棚盖体系的保护下，施作车站的上层导洞及下层导洞；导洞个数及此次，依据各地下空间实际情况制定。导洞应根据棚盖法提供的节点形式进行设计，确保导洞顶部能跟棚盖形成有效的支顶。导洞底部能作为棚盖有效的地基基础，确保棚盖变形及受力稳定。

       第四步：在下层边导洞内施作条基，下层中导洞内施作车站底梁。之后在上层边导洞内施作用于竖向承载及水平支挡的围护桩，上层中导洞内施作用于竖向承载的钢管柱及顶梁；

       第五步；拆除上层导洞的侧墙结构，进行车站顶板结构的施工；

       第六步；按盖挖逆作的步序依次施作地下一层的侧墙、中楼板、地下二层的底板及地下二层的侧墙，直至车站结构完成；

       基本步序图如下图。此外可采用上导洞打设桩基的方法取消下导洞的设置，此方法更有利于沉降的控制。

图15 平安里站棚盖法步序图

       1.可在明挖车站深度暗挖施作大型地下空间结构

       是一种超浅埋暗挖的工法，可以避免传统浅埋暗挖提升高度大，使用功能差的问题。可以避免明挖法带来的交通拥堵及管线改移问题。

       2.可保护地下水资源

       暗挖作业以无水施工为前提，当暗挖工程进入地下水时将采用降水或堵水施工，而暗挖工程因起拱需求通常埋深较大，入水较深，导致抽水量大，或者堵水工程量大导致地下水环境污染。本工法在同样为暗挖的前提下，可极大的减少入水深度甚至避免进入地下水。有利于地下水资源的保护。

       3.可避免大量建筑垃圾的产生

       在使用本工法的前提下可使用装配式支护结构，本结构可重复利用，避免了原浅埋暗挖工法大量临时支护结构后期凿除产生的建筑垃圾；

       4.本工法可避免产生大量粉尘有利于作业人员身体健康

       本工程除先行导洞需要洞内喷射混凝土作业以外，其他支护结构均采用钢结构施工，且可回收利用，避免了大量的洞内喷射混凝土作业，从而避免了粉尘的产生，有利于作业人员身体健康。

       5.机械化程度高

       本工法支护强度大，创造了良好的洞内机械作业环境，避免了大量人工开挖。

       6.土建工程量小节约了大量环境资源

       在同样为暗挖的前提了，本工法埋深浅，附属结构规模可减少，避免了无畏混凝土及钢筋的投入。

       本工法已经编入住建部引发的《城市轨道交通工程创新技术指南》，其他相关成果正在陆续总结发布中；

取得专利如下；

       1）专利名称；微导洞内施做横向棚盖下超浅埋暗挖地铁车站修建方法

       批准年份；2019年

       专利号；ZL 2016 1 0389613.8

       2）专利名称；横向管棚支护下双侧壁导洞式支护结构

       批准年份；2019年

       专利号；ZL 2019 2 0511105.1

       3）专利名称；修建超浅埋大型地下空间的棚架结构

       批准年份；2019年

       专利号；ZL 2019 2 0511104.7

       4）专利名称；可机械化施作大跨度地下空间结构的支护结构

       批准年份；2019年

       专利号；ZL 2019 2 0001839.5

       5）专利名称；一种地下隧道预制拼装支护结构

       批准年份；2019年

       专利号；ZL 2019 2 0001839.5

       随着我国综合国力的增强，现代城市对新时代的地下空间建设提出了新的建设需求，同时我国先期建设的地下结构已将城市有限地下空间资源中便于建设的区域占用，致使新建地下空间建设难度成倍增加，在过去地下工程大规模建设中所积累的工法及经验并不能完全支撑起本轮及后续地下空间的建设，工程建设需要新的工法支撑落地。

       超浅埋棚盖暗作法在这个大的时代背景下应运而生，解决了多个地下工程依据传统建设工法无法实施的问题，并创造了良好的经济效益及社会价值，具有进一步推广应用的价值。

       本工法解决了北京地铁19号线平安里站、右安门外站、平安里站~积水潭站区间按照传统建设工法难以落地实施的问题。

       解决了机场线1号线区间风井按照传统建设工法，工期能以解决的问题。

       同时在上述工程应用中创造了良好的经济效益。

       本工法具有安全度更高、变形控制效果更好、综合造价更优的优势，同时可减少或避免对地下水环境的的影响，此外可创造更绿色文明的施工作业环境。因此本工法在北京地铁平安里站推出应用后，陆续在多个工程中得到了应用，因其优点众多，必将在后续工程建设中发挥更大的作用。

       兼具明挖、盖挖及暗挖法的优势于一身。避免了明挖法带来的交通拥堵及管线改移问题，可使地铁建设对城市的影响减到最小。

       同时相比国内外的暗挖工法埋深更小建筑功能更优，支护结构受力更为明确、施工步序更为简洁、废弃工程量小、机械化程度更高，洞内作业环境更为绿色环保，更为适合我国后续城市发展的需求。

       1.在实际工程应用中，解决了平安里站、右安门外站、平安里站~积水潭站区间等多个工程按照传统建设工法难以落地实施的问题；

       2.单以北京地铁19号线平安里站为例，节约土建工程投资约1.3亿元，介于地下水处理费用约1.7亿元，经济效果显著；

棚盖施做平台架设

棚盖钢管定位

棚盖钢管顶进

棚盖管幕螺旋出土

棚盖施做效果图

（消息来源:中国土木工程学会轨道交通分会，涉及版权请联系删除，如有转载请标明出处）