[doc格式] 北京地铁10号线海淀黄庄站126m长大管棚一次性打设施工技术
北京地铁10号线海淀黄庄站126m长大管
棚一次性打设施工技术
?
施工技术?
北京地铁10号线海淀黄庄站126m长大管棚
一
次性打设施工技术
赵树才,苗春刚,侯永兵
(中铁十四局集团有限公司,济南250014)
摘要:介绍北京地铁黄庄站126m,q5159mm超前大管棚一次
性打设施工
流程,施工技术要点及精度控制原理,重点阐
述非开挖铺管技术在超前大管棚施工的应用.
;超前大管棚;非开挖铺管;施工 关键词:北京地铁1O号线
中图分类号:U23l文献标识码:B
文章编号:1004—2954(2008)12—0107—05
1
概况
北京地铁10号线海淀黄庄站位于北京市中关村
大街与知春路,海淀南路交叉处,为地铁4号线和1O
号线的换乘站,其中4号线车站沿中关村大街南北走
向,10号线车站沿知春路东西走向,两车站在平面上
呈”十”字形斜交.黄庄车站是目前国内规模最大,结
构最复杂的一次性暗挖地铁换乘车站;10号线车站为
双层暗挖结构,全长156.908m,车站中心里程K2+
439.374;两端设盖挖施工竖井,暗挖段全长126.308
In.车站上方管线密布,沿线路方向控制性管线13
收稿日期:2008—08,28;修回日期:2008,10—10
作者简介:赵树才(198O一),男,工程师,2003年毕业于石家庄铁道
学院.
条,其中起控制作用的有3mX2.5rn的热力方沟,1.8
m×2.3m的电力隧道,D1400mm上水管,D800mm
上水管和DN500mm,DN300mm两条天然气管.
地铁10号线海淀黄庄站拱顶埋深5.34/’lq左右,
土层自上而下依次为杂填土,粉土,粉质黏土,粉细砂
及卵石圆砾层;土层稳定性差,暗挖时无法形成塌落
拱,易发生坍塌.为确保暗挖施工和管线安全,有效控
制坍塌及地表沉降,设计在进洞施工双层暗挖主体结
构初期支护之前,在竖井内施作暗挖进洞超前大管棚.
车站平面位置见图1.
竺竺翼薹茎三茎至囊囊室海淀南路l中关村大街l
2超前大管棚设计参数及施工
选择
2.1设计参数
地铁l0号线海淀黄庄站暗挖主体超前大管棚布
设在暗挖拱部轮廓外280mm处;设计有效支护长度
4结语
盾构法隧道穿越既有城市铁路的施工具有较大的
工程风险.盾构法隧道施工会引起较大的地面沉降,
过大的地面沉降将造成车站沉降,结构弯曲和扭曲变
形,已有裂缝的扩展和错动,并由此引发轨道几何形位
的改变.同时可引起隧道附近地下管网的断裂,渗漏
和建(构)筑物的开裂,倒塌等环境安全问题.
盾构穿越既有城市铁路风险控制的主要技术方案
是保持最佳盾构推进状态,对建(构)筑物和轨道进行
安全预测与保护.盾构施工时控制地表沉降的具体措
施:合理设定土压力;调节盾构推进速度与排土速度关
系;保持开挖面稳定;使盾构保持均衡施工;同时控制
同步注浆的压力和速度;及时实施二次补浆.
在盾构法隧道穿越既有城市铁路的施工中要进行
铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2008(j2)
现场监控量测,及时获取围岩变动及既有城铁车站,轨
道和隧道结构的动态信息,用以修正支护参数与施工
措施,以期达到施工安全与经济合理的目的.同时对
施工中可能遇到的风险点要高度重视,针对可能出现
的事故,编制应急预案,以便在发生问题时各相关单位
及人员能够及时有效地进行处理,将事故所造成的损
失及不良影响降低到最低限度.
参考文献:
[1]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥:安徽教育出版
社,2004:249.
[2]周文波.盾构法隧道施工技术及应用[M].北京:中国建筑工业出
版社,2004:304.
[3]李永敬.地铁施工下穿建筑物沉降控制标准研究[J].铁道标准设
计,2006(2).
[4]王新线,既有铁路站场下暗挖隧道地面沉降标准研究[J].铁道标
准设计,2006(4):54—55.
107
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施工技术?赵树才,苗春刚,侯永兵一北京地铁10号线海淀黄庄站126m长大管棚一次性打设施工技术
为126.308m,沿与车站平行方向打设(车站自东向西
设有2‰纵坡下坡).管棚选用+159mm的热轧钢管,
t=8mm;沿暗挖拱部轮廓间距为400mm.管棚内压
注MIO水泥砂浆作填充.管棚布设位置见图2.
图2海淀黄庄站暗挖主体影响管线及上施工导洞管棚布置(单位:除管线埋深为m,其他均为mm)
2.2施工方案选择
根据l0号线工程特点及施工实际,综合考虑安
全,工期,成本,施工精度等因素,决定采用带有导向装
置的定向水平钻机一次性施作126in超前大管棚.
3超前大管棚施工探讨
3.1施工方法概述
3.1.1管棚施工环境
地铁10号线海淀黄庄站暗挖主体由端头盖挖施
工竖井进洞开挖,管棚施工利用施工竖井提供的作业
面进行.施工竖井已经完成中楼板结构施工,管棚施
工作用平台搭建在施工竖井中楼板结构上.
3.1.2管棚施工方法
利用竖井结构已有的中楼板结构搭建施工平台,
施工平台上设管棚钻机轨道及钻架;管棚钻机通过轨
道和钻架做水平和竖向的移动.管棚采用非开挖铺管
技术施工,即采用开口器开口,水平定向钻机钻进,泥
浆护壁,有线导向系统控制的施工方法.管棚管节间
采用丝扣连接.管棚打设完毕封堵孔口,设置注浆管
路,压注M1O水泥砂浆作填充注浆.超前大管棚施工
工艺流程如图3所示.
3.2管棚施工
3.2.1施工平台搭设
管棚施工平台采用碗扣式脚手架,脚手架采用9O
cm横杆,层高60om;根据实际管棚钻机的作业空间范
围,搭设范围为26mx7.2mx7.2m.脚手架顶部以
10om×10am的方木密排铺设,方木上满铺5am厚木
板,作为管棚施工机械设备安装及施工的平台.为保
证施工平台的稳固,方木及木板均在端头采用I30型
钢固定并联为整体.
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孚L————一l机械设备安装I
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图3非开挖技术施工超前大管棚31艺流程
3.2.2机械设备安装
(1)机械设备安装准备
非开挖铺管技术管棚施工机械设备主要包括钻
进系统,泥水循环系统和导向纠偏系统.机械设备
进场安装就位前,仔细检查各部件的状况及工作性
能;电机,钻机,泵等测试,运转是否正常,所有部件
是否完好;液压系统是否通畅,密封完好度,液压油
泄漏状况.
(2)钻机及钻架,导轨安装
108铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2008(12)
赵树才,苗春刚,侯永兵一北京地铁l0号线海淀黄庄站126in长大管
棚一次性打设施工技术
管棚钻机采用北京中易恒通公司制造的HTG100
定向钻机,该钻机为全液压钢制履带自行钻机.导轨
采用I30型钢,钻机升降所用的钻架为集升降,提升管
节,管节连接等功能于一体的可拆卸多用钻架.系统
安装技术要求如下:
?钻机液压系统组装必须封闭,通畅;
?导轨钢轨找平误差<3mm;
?底盘对角线找平误差?3mm;
?钻架斜拉筋紧固,交叉拉力基本相等;
?钻架立柱对角误差?5mm;
?升降系统的卡瓦要上紧,加强整体性;
?所有连接螺母必须拧紧,发现溢扣者必须更换;
?丝杠,顶杠要顶紧,有效,安装要牢固,确保不因
振动而松动或脱落.
(3)泥水循环系统
泥水循环系统由泥浆池,泥浆泵和回流管路组成,
提供管棚钻进所用泥浆.泥浆池设置在竖井结构中楼
板上,设泥浆搅拌池,砂浆搅拌池和沉淀池3个分区.
泥浆泵采用BW一250型,可调压力2.5,7.0MPa,既
可提供管棚施工中的泥浆,也可用于管棚填充注浆.
回流管路利用管棚施工平台与泥浆池之间的高差回流
泥浆至沉淀池.
?泥浆采用钠基膨润土和聚合物进行配比.管棚
施工中泥浆循环的作用是携带钻屑,形成护壁,孔内润
滑和降低导向传感器温度.具体配比由专业泥浆工程
师根据具体地层情况确定.泥浆严格按配合比配制,
经充分均匀搅拌而成.
?泥浆必须先配制好后使用,严禁使用中同时加
清水,加料.
?泥水循环系统:泥浆制备一储浆池一泥浆泵一
送水器一钻具一钻头一管外间隙一孔口回水阀门一回
浆管一沉淀池.
钻进过程中保持上述各流通环节的畅通.
?在施工过程中,根据不同地层,合理调节泵压,
泵量,避免因泥浆不足引起通道堵塞,塌孔抱钻或因泥
浆量过大导致过量泥沙外排.本工程中,一般采取中
低压,中小水量.
(4)钻具及导向系统组装
钻头采用合金钻头,端部设楔形板.具体参数
如下:
?钻头旋转直径为190mm,楔形板与平面交角
为20.;
?单向阀打开抗力为0.6,1.2MPa;
?钻头前端设水眼,水眼直径为20mm.
导向及纠偏系统采用有线导向装置,包括导向传
感器,通信线,回拖线及监控平台.导向传感器以固定
铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2008(12)
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施工技术?
装置内置于钻头内,通过通信线与监控平台相连.导
向传感器安装必须牢固,并保证导向传感器能够准确
反映钻进偏差.通信线,回拖线安装保证导向传感器
与监控平台之间的可靠连接及传感器的回收.导向纠
偏系统示意见图4.
监控平台通信线固定装置导向传感器钻头
图4导向纠偏系统示意
3.2.3管棚定位及机械设备调试
(1)管棚定位
在竖井侧墙上精确测设管棚孑L位,标明孔位编号.
(2)机械设备调试
机械设备就位后即进行设备的调试.对已经安
(组)装完成的各部分机械设备进行各种性能检测及
调试,钻机升降,平移,行走性能,泥水循环系统的通
畅及压力,液压系统的工作参数,导向,测斜,纠偏等
装置的灵敏度进行实际测算,并结合实际施工需要
进行调节,保证整个机械设备系统处于合乎施工需
要的状态.
3.2.4管棚开孑L
(1)为确保管棚施工的钻机人孔方位,钻进前应
在相应管棚位置开孔,埋设~b217mm孔口管.
(2)部分管棚位置开孔需穿过竖井前期维护桩,
维护桩直径800mm,C30混凝土,钢筋密布,采用常规
开孔方法和机具无法满足施工的进度和精度要求.本
工程采用DC2—250C型专用开孔器开孑L.开孔器开
孔直径250mm,转速450r/min.根据实际地质条件及
类似施工经验,确定管棚开孔的方位和仰角,在开孔部
位上方用专用固定装置安装开孔器行走/锁定装置,并
根据管棚走向调整.开孔器安装在行走/锁定装置上
进行开孔施工.据施工中实际
,在维护桩部位开
孔1.0m深度,用时6,8h,能显着提高开孔施工
效率.
(3)钻机入孔方位角,倾角,必须在可靠的测量数
据上进行.水平钻进中受钻具自重影响,钻具前部产
生下垂;钻具顺时针旋转,产生右旋力,造成钻孔偏斜.
因此确定开孔角度时,根据以往施工经验和现场试验
孔成果,确定合理的开孔方位角与垂直角纠偏值,并根
据已成孔测斜结果随时予以调整纠偏角度.
(4)孔位确需移动时,需计算回归角度.
(5)根据试验检验导向钻头的纠偏能力,在积累
施工经验的基础上,确定开孔方位和倾角是否增加纠
偏角,并以书面形式通知机台.
(6)计算倾角时应将隧道坡度考虑在内,管棚不
】09
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施工技术?赵树才,苗春刚,侯永兵一北京地铁l0号线海淀黄庄站
126m长大管棚一次性打设施工技术
允许向内偏斜.
(7)角度的计算:开孑L方位=风道走向+钻孔放
射角水平分量+水平纠偏角;开孔仰角=钻孔放射角
垂直分量+钻进纠偏垂直角.
(8)开孔施工过程中及施工完成,随时检查开孔
方位,如出现偏差及时进行调整.
(9)验收合格的开孔及时埋设孔口管,并将管口
与孔口间的空隙以水泥砂浆封堵严密.
3.2.5管棚钻进及导向
(1)管棚钻进
?人孔钻进前应对钻机定位情况,方位,倾角情
况,孔口管对中情况,泥水循环系统以及导向纠偏显示
情况进行全面复检,确认正常后进行试钻.
?因一次性施作126m超前管棚,本工程采用
6.0m长度的管节以减少接头.管节采用预先加工的
管节,丝扣连接;连接丝扣长度150mm.管节到场及
连接前进行质量检查.管体不得有弯曲,丝扣四周壁
厚均匀,丝扣完好合格.管内的杂物必须清除干净.
倒运吊放过程中应避免损伤丝扣.
?钻进中,每节丝扣连接完成后,须先钻进后进行
钢管丝扣接缝焊接(即先钻后焊),以免钻进时的扭力
造成开焊.
?通信线应选用导电性能好,外壳绝缘性能好且
耐磨的电线.回拖线随通信线可靠接长.
?钻进前先开泵泵送泥浆,泥水循环正常后,方可
钻进.
?钻进时,泵压应控制在0.6,1.0MPa,转速30
—
6O转/rain,黏性土可适当提高转速,砂层取其低值;
泵量控制在10,30L/min.保持中小水量,中低压力,
匀速中速钻进.实际施工中钻进速度控制在l0一l2
m/h,单孔钻进时间l0—14h.
?黏性土层中适当降低泥浆浓度,砂性土层中加
大泥浆浓度并加大泵量.根据实际钻进情况,泥浆压
力,泥浆量的损失随管棚不断接长而增加,126m管棚
钻进过程中须分阶段调节泥浆压力及泵量.
?为防止水土流失,控制沉降,采用孔内保压措
施.通过回水阀门严格控制回水量,始终保持回水量
小于或等于进水量.
?导向技术人员随着不断钻进,必须时刻观察探
头角度变化情况,角度偏差大于0.2%时,应及时纠
偏.当纠偏无效,偏差大于0.4%时,应停止钻进,分
析原因并确定解决途径后再行施工.机长详细记录导
向纠偏记录和钻进记录.
(2)导向控制及纠偏
?管棚钻进过程中及每次管节连接后应通过导向
监控平台观察钻头各方向角度,根据记录数据
判
定管棚钻进是否正常.
?若数据显示管棚钻进角度超出允许的偏差,即
需进行纠偏.
?上下偏差纠正:如果探测值显示管棚端头仰角
或俯角过大,则应停止旋钻,在方位角为6点或l2点
进行顶进;每次顶进长度0.5m后再次记录角度偏差,
直到符合要求再进行正常钻进.
?左右偏差纠正:如果探测值显示管棚端头出现
向左或向右角度过大,则应停止旋钻,在方位角为9点
或3点进行顶进;每次顶进长度0.5m后再次记录角
度偏差,直到符合要求再进行正常钻进.
?管棚施工各系统工作正常钻进中如有偏差突然
增大且导向纠偏反应灵敏度降低情况,应及时上报并
判定前方是否遇地质异常,突变,如地下空洞,夹泥层
等.遇地质异常区处理方法为:旋转回拖管棚一定距
离,使钻头离开地质异常区,对管棚进行监测,纠偏,调
整偏差至允许范围内,加大钻压及泵量采用直推或旋
转迅速通过地质异常区.如采取上述措施仍不能通过
地质异常区或通过后偏差过大无法回归,应回拖管棚
至正常地层并上报采取其他措施.
3.2.6终孔填充注浆
管棚钻进结束,经验收合格后及时进行填充注浆.
(1)注浆材料:注浆材料根据设计要求采用1:1水
泥砂浆,水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥.注浆浆液
中掺加3%,5%的膨胀剂,确保填充密实.
(2)注浆采用后退式注浆,利用自制的注浆套管
与管棚用套丝连接,注浆套管上准备有出气管与进浆
管,由阀门来控制开关.然后安装20mm塑料管作
为排气管,连接注浆管等各种管路,利用锚固剂封闭掌
子面与管棚间的孔隙,防止漏浆.
(3)关闭孔口阀门,开启注浆泵进行管路压水试
验,如有泄漏及时检修,试验压力等于注浆终压.
(4)注浆时,采取低压力中流量注入,注浆过程中
压力逐步上升,流量逐渐减少,当压力升至注浆终压
时,继续压注10min,方可结束注浆.
(5)注浆结束标准及效果检查
?单孔注浆结束标准:每段注浆都正常进行,注浆
终压达到设计终压,注浆量达到设计注浆量的80%.
?全段结束标准:设计的所有注浆孔均达到结束
标准,无漏注现象.
?达不到结束标准,应补充重新注浆直到满足要
求为止.
?注浆结束拆除止浆封堵后检查注浆填充情况,
如未能完全填充,应二次压浆.
非开挖铺管超前大管棚施工如图5所示.
110铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2008(12)
赵树才,苗春刚,侯永兵一北京地铁1O号线海淀黄庄站126111长大
管棚一次性打设施工技术
图5非开挖铺管超前大管棚施工示意
4超前大管棚施工相应保证措施
4.1质量保证措施
(1)工程开工前,认真做好技术交底.
(2)上岗人员必须经过技术培训,特殊工种必须
持证上岗.
(3)主要工序均由本工序的负责人进行自检合格
后上报工程技术负责人,检验合格后方可进行下一工
序施工.
(4)开孔孔位偏差控制在?20mm以内,若须移
位,应调整开孔角度进行回归.
(5)孔口管不允许向内偏斜.孔口管设计向外偏
角(放射角)在0.2.,0.5o并考虑设计坡度因素.采
取”高钻压,低转速”减少因管节自重引起的端头
下斜.
(6)采用力臂式导向传感器,不受电,磁场的干
扰;管棚的偏差控制在2%0以内,端头误差最大控制为
15cm.
(7)管打设长度与设计长度误差不得大于0.2m.
(8)严格控制施工原材料质量,对所有使用的材
料和零部件,均须由专人一一检测,不合格者必须
剔除.
(9)根据施工实际情况,总结所采用技术参数对
打设质量的影响,根据情况适时调整技术参数.
(10)管棚施工按照从高孔位到低孔位的顺序施
工,采取隔孑L钻进,避免串孔.
4.2安全生产措施
(1)管棚施工各工种施工前应接受安全教育.
(2)进入施工现场的所有人员必须戴安全帽.
(3)现场施工立体作业,须有专职人员协调指挥,
避免误伤.施工脚手架搭设应由专业脚手架工施工,
并经检查验收合格方可使用.
(4)电器设备的安装,拆卸,维修须有专职电工
操作.
(5)每班班前均应仔细检查机械设备状况,均应
遵守相关安全操作规程.
(6)高空作业作好安全防护,施工平台应有可靠
的防护栏杆.
铁道标准设计RA儿WAYSTANDARDDESIGN2008(12)
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施工技术?
4.3文明施工措施
(1)开展文明施工宣传教育,并严格要求施工
行为.
(2)机械设备,材料,物资的搬运,装卸时,应保证
不损坏已建好的工作井和设施.
(3)施工中保持良好的工作环境,材料工具,备用
设备等均要码放整齐有序.
(4)钻进时产生废浆和涌出的地下水应及时排
出,按时清理,并运卸到指定地点.
4.4应急处理预案
(1)施工前详细了解地下障碍物(本工程主要为
地下管线)分布情况,最大埋深.根据调查结果对照
管棚位置进行复核,如有冲突则采取相应防范措施.
钻进中如遇不明障碍物,应停钻汇报,查明原因并采取
相应处理措施;严禁强行钻进.
(2)钻孑L涌水涌泥沙
?管棚开孔过程中记录管棚穿越地层的地质情
况,根据地质条件对涌沙的严重性进行评估.如有必
要及时上报有关领导与设计部门,商讨采取有效预防
涌沙措施.
?为预防一次开孔时发生涌水涌沙事故,开孔深
度必须计算无误并记录在案,开孔时丈量准确,严防孔
深超限.开孔施工前准备堵塞用具.涌水涌沙事故处
理应及时,迅速.
(3)偏差超限管棚的处理
钻进经导向监测系统确认偏差明显超标(限)且
经纠偏无法回归正常,应停止钻进拔出管节,并在管棚
位置做补充管棚.停钻拔管后,孔内必须立即压注水
泥砂浆填充密实.
(4)缩(塌)孔,抱钻
?严格控制泵压,泵量,掌握不同阶段泥浆消耗量
及循环状况,避免出现”干钻”.
?钻进中途杜绝随意停钻,必须停钻时尽量减短
停钻时间.
?发生缩(塌)孔,抱钻后,立即采取相应措施,如
无法恢复,立即回拖导向系统并按照偏差超限处理.
(5)断钻杆事故
?经实际施工证实,在管棚连接无误的情况下,
80%以上钻杆折断事故因钻机反转引起.因此施工中
严禁反转.
?发生钻杆折断后立即组织钻头及导向传感器的
回拖,回拖失败即按偏差超限处理孔位.
(6)所有发生事故未能完成的管棚必须详细记录
时间和孔位,实际施作长度及补救措施.
5结语
采用非开挖铺管技术一次性施作126in,l59mm
11l
?
施工技术?
北京地铁10号线海淀黄庄站风道大断面开挖
及转入车站主体暗挖进洞施工技术
解秀涛,谢晋水,冯振鲁,刘国庆
(中铁十四局集团有限公司,济南250014)
摘要:北京地铁lO号线海淀黄庄站l,2号风道的周边环境,
地质条件以及开挖断面,均为北京地铁同期暗挖之最,系统介
绍增加结构整体性,加强开口和受力转换等主要施工措施,保
证群洞施工安全.
关键词:北京地铁l0号线;海淀黄庄站;风道;加强环梁;
施工
中图分类号:U23l文献标识码:B
文章编号:1004—2954(2008)12—0112—05
1工程概况
1.1工程位置
北京地铁10号线海淀黄庄站为4,10号线换乘车
站,其中4号线呈南北走向,位于中关村大街下方.4号
线设有1号,2号两个风道,并以风道为施工通道施工车
站主体,风道长度分别为38.3m和41.76m.风道拱顶
埋深5.20m,开挖断面为12.9601TI(宽)X19.574m
(高),是北京市目前开挖最大风道断面.风道拱顶有
DN500,DN800污水管,DN1000雨水管,DN800自来水
管等多条重要管线.风道地处中关村大街下方,地面机
动车流量非常大,交通繁忙,见图1.
1.2工程地质,水文情况
1.2.1工程地质
风道所处地层由上至下依次为:人工填土层
(Qm1)一粉细砂?层一粉土?层一粉土?层一粉
收稿日期:2008—08—28;修回日期:2008lO一10
作者简介:解秀涛(1973,),男,工程师,1997年毕业于石家庄铁道学
院隧道工程专业.
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超前大管棚,显着提高了施工效率,减少了暗挖施工的
工序转换,解决了常规管棚施工存在的因搭接而造成
局部支护减弱,材料浪费等缺点.专用开孔器的应用,
大大降低了开孔对管棚施工的制约.
管棚施工中地表累计沉降量在10mm以内;地下
管线未出现沉降加速;管棚施工中端头误差及已经施
工完成的管棚开挖检查显示,管棚的偏差(竖向偏差
和水平偏差)控制在2%o以内,端头误差控制在15cm
以内,长度偏差在10cm以内.满足了长大管棚施工
图12号风遁双层段平面位置
细砂?夹层一卵石圆砾?层一中粗砂?.层一卵石
圆砾?层.
1.2.2水文地质
上层滞水:赋存于粉土?层或粉土?层,实测水
位高程为47.39m;潜水:赋存于粉细砂?,层,卵石圆
砾?层,粉土?层;承压水:赋存于卵石圆砾?层及
粉细砂?.层,本层地下水连续分布,渗透系数大,为
强透水层,实测水头高程为26.09m,本层水头位于结
构底板以下.
2双层风道暗挖施工方案及施工风险分析,对策
4号线南北两端临时竖井,施工风道及车站转体
施工完全相同,在此以4号线北端2号风道为例进行
阐述相关方案和技术措施.
2.1双层风道暗挖施工方案
2号施工竖井施工至竖井底部,施作风道超前预
的精度要求.
参考文献:
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