北京地铁5号线下穿既有铁路的隧道施工

北京地铁5号线下穿既有铁路的隧道施工,地铁遂道,工程设计,

1 概述

北京地铁5号线蒲黄榆站至天
坛东门站区间隧道在玉蜓桥两侧
下穿京山铁路，地铁左线隧道在京
山铁路上行线K7+109.8、下行线
K7+118.4处与之相交，右线隧道在
京山铁路上行线K7+022.8、下行线
K7+030.1与之相交。估计影响铁路
的范围为相交点前后各25 m。在此
影响范围内的京山上下行线是采用
钢筋混凝土轨枕、60 kg/m 无缝线
路、R=920 m的曲线段。京山上行
154#、京山下行153#接触网混凝土
支柱位于地铁隧道上方，隧道开挖
对其可能会产生一定影响。

区间隧道采用浅埋暗挖法施

工。地铁区间隧道为马蹄形隧道，开
挖高度6.3m，宽度5.8m。为保证
掌子面稳定，采用台阶留核心土的
开挖方式。结构包
括初期支护（厚
25 cm C20早强喷
射混凝土，内含钢
筋格栅）和二次衬
砌（厚30 cm C30
钢筋混凝土）。初期
支护与二衬之间铺
设防水层，见图1。

该段地铁隧道
埋深17.0m（隧道
顶距地面高度），
自上而下地层地质
剖面包括杂填土约

1.5m、粉土约6m、粘土约2.5m、
粉细砂约6 m、中粗砂约1 m。
对潜水采用辐射井降水，承压
水水面在隧道底板以下。

2 穿越京山铁路段总体方案

（1）隧道开挖前对线路的加固
措施。按线路加固要求的位置更换
图1 区间隧道标准断面图（单位：mm）
孔保德：北京市轨道交通建设管理有限公司，工程师，北京 100007

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41

图2线路加固示意图( 单位：mm)
工程实
践

枕木，增设纵横梁（图2）。枕底捣
固密实，线路整修达标，施工地点两
侧各300 m 防爬锁定复紧一遍，以
防爬行。更换枕木23根（每股），枕
长2.9m。

扣轨束为3-5-3式，轨型43kg/m。道心扣轨间隔应均匀，并在
主轨与扣轨腰间放置间隔木，防止
连电。钢轨接头应错开1.0m，.. 之后
在扣轨两端用临时木梭头钉固。

（2）对接触网混凝土支柱的加
固措施。为了防止154#、153#支柱
下沉，采取临时支柱加固方式，即
分别用枕木下穿支柱根部。
3 区间隧道浅埋暗挖技术

3.1
隧道下穿铁路施工时采取的
加强措施
为确保隧道施工安全和线路设
施安全，除要求铁路部门对线路进
行加固处理外，同时在该地段隧道
施工时采用三方面的加强措施，见
表1。

3.2
全断面帷幕注浆施工
3.2.1
注浆施工参数
(1) 注浆导管。在拱部开挖轮
廓线外对地层进行预加固的注浆
范围采用
φ
48 mm 的普通钢管，
壁厚3.5mm，管端呈30
。
锥体，预
留止浆段3.0 m。拱部以下注浆
北京地铁5号线下穿既有铁路的隧道施工孔保德

范围内采用
φ
48 mm 的
PVC管，壁
厚3.5 mm。

(2) 浆
液材料。普
通水泥+防
水外加剂
（水∶水泥
=0.6∶1）..

（中粗砂、卵石圆砾中，扩散半
径为0.6 m）；超细加固型TGRM
水泥特种灌浆料（水∶TGRM=

0.6∶1）.. （粉土、粉质粘土中，扩
散半径为0.4m）。
(3) 注浆顺序为先上后下，先
外后内，后退式分段注浆（抽管时分
段设止浆塞）。
3.2.2
注浆工序及技术措施
全断面帷幕注浆加固范围为开
挖轮廓外2.5m范围，纵向注浆长度

为铁路两侧各12m。区间隧道过京
山铁路段的帷幕注浆加固见图3。

全断面帷幕注浆选用的机械
设备有：XY-2 型地质钻机和
PH15型注浆机。帷幕注浆的工艺
流程如下。

（1）封闭掌子面：注浆前要对
掌子面进行网喷混凝土封闭处理。
根据注浆压力（砂层—0.6MPa，土
层—1.0MPa）不同，调整封闭掌子
面混凝土厚度约15cm，.. 但最小厚度
不小于10 cm。必要时应铺设钢筋
网片并打设锚管，确保掌子面在注
浆时不产生裂纹和隆起。
（2）施作注浆孔。根据设计定
出孔位，并计算各注浆孔的长度和
角度。钻孔顺序从拱顶处自上而
下、由外向内钻设，每成一孔及时
退出钻机，安装注浆管。成孔直径
为73 mm，以利于安装注浆管，并
便于封堵孔壁和管壁间空隙，保证
表1隧道下穿铁路施工时采取的加强措施

格
栅
支护区间隧道在标准段区间隧道下穿京山铁路段
每榀间距/cm75 50
主筋直径/mm22 25
横撑无I20 工字钢横撑（每榀1 根）
帷幕注浆无有( 止水、加固、控制沉降)
图3帷幕注浆加固（单位：mm）
～..
42
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北京地铁5号线下穿既有铁路的隧道施工孔保德

工程实践

图4注浆加固范围( 单位：mm)
注浆效果。注浆范围见图4。

（3）注浆。注浆管安装完成后，
对掌子面进行二次封闭，然后进行
注浆。注浆采用后退式分段注浆，
将12m的注浆管分成10段，通过
调整注浆管内的止浆阀位置实现
分段注浆。封闭掌子面后，先注
TGRM水泥特种灌浆料（水∶TGRM=
0.6∶1），该浆液料能将孔壁和管壁
间的空隙填充密实，并具有一定强
度。对所有的注浆管进行填充加固
后，再对每一根管进行分段后退式
注浆，注浆材料为超细型TGRM水
泥特种灌浆料（水∶TGRM=0.8∶1），
注浆压力为0.6 MPa。注浆效果可
通过预留观察孔、注浆压力和注浆
量等因素综合分析进行预测。开挖
过程中对注浆效果不理想部位应进
行重新注浆加固，以保证施工安全。
3.3
穿越京山铁路段隧道开挖支
护施工
施工步骤如下：

（1）土方开挖。在全断面帷幕
注浆加固土体后，开挖掌子面土体，
采用环向开挖保留核心土，核心土
长度约1.5 m，环向开挖宽度80～
100cm。纵向开挖进尺为一榀格栅
间距（区间隧道穿越京山铁路段格
栅间距为50 cm）。

（2）格栅架立。
开挖完成后，架设格
栅，保证格栅高程及
位置的准确。格栅拱
脚应架设在木板上，
严禁直接架设在虚土
上。格栅法兰连接螺
栓必须连接牢固。为
有效控制该段地面沉
降，使上台阶尽早形
成封闭结构，上台阶
格栅拱脚处架设I20工字钢横撑。

（3）喷射混凝土。格栅架立完
成并经验收合格后施作喷射混凝土。
喷C20混凝土，厚度为250 mm。
喷混凝土时，在纵向每隔2m在
拱部120
。
范围埋设一环注浆管，待
上下台阶开挖、初支封闭成环后及
时注浆回填，压力控制在0.3 MPa
左右。

（4）锁脚锚管打设。上台阶格
栅架设后，拱脚处打设2根锁脚锚
管，锚管采用
φ
42.3 mm 钢管，长
3.5m，下倾角10
。
左右，注水泥砂
浆填充，压力0.2MPa。锁脚锚管的
打设应及时紧跟格栅，锚管打设时
对周围土体有扰动，可能会出现局
部土体坍塌，可先喷10 cm厚混凝
土，再打设锁脚锚管。

（5）封闭掌子面。如掌子面不
能及时开挖，应对掌子面进行封闭，
挂网喷5～10cm厚混凝土。如掌子
面还不够稳定，则需在掌子面打设
锚管，并加厚喷混凝土厚度。
（6）隧道下台阶施工。上下台
阶的距离控制在3.0～5.0m，既能
保证上台阶施工时掌子面的稳定，
又能保证隧道初期支护早封闭成环，
也为施工提供足够的空间。下台阶
支护参数同上台阶。
加强初期支护的措施：二次衬
砌施工前，为确保隧道结构安全和
铁路运营安全，可在初支完成后，在
隧道中增加呈十字形布设的I20工
字钢临时支撑。

4 监控量测

4.1
监测项目、监测仪器及监测
频率(表2)。
4.2
地表测点布置
纵向沿区间隧道开挖方向每隔
2m，.. 横向垂直区间隧道开挖方向每
隔3 m，呈矩形网格布置测点。

表2监控量测方案

序
观测项目
量测方法
量测频率
量测持
1～7 7～15 15～30 30 天
号及工具天天天以后续时间
1 地层及支护现场观测
情况观察地质描述
2 次/天
地表、地面建徕卡NA2 精密
2
筑、地下构筑水准仪及GMP3直到二
物与管线的变测微器，量测
2 次/天1 次/天1 次/2 天1 次/3 天
衬结束
化观测精度0.1 mm 。
徕卡NA2 精密
3 拱顶下沉
水准仪及GMP3直到二
测微器, 量测
2 次/天1 次/天1 次/2 天
衬结束
精度0.1 mm 。
GR-85 型坑道
直到二
4 净空收敛周边收敛仪, 监2 次/天1 次/天1 次/2 天
测精度0.1mm 。
衬结束
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43

工程实践

4.3 量测点的埋设
（1）地表沉降点的埋设。在坚
硬路面结构上打孔放入套管，再在
松软地层上直接打入
φ
22
mm、长
100
cm
的圆头钢筋。接触网杆的量
测点可直接将膨胀螺栓在其上安设。
（2）拱顶下沉监测点沿区间隧
道每10
m设1个断面。
（3）收敛量测测点布置在与拱
顶下沉测点同一断面上，每断面2条
测线，埋设时要求尽量保持水平。
4.4 管理基准
在信息化施工中建立三级管理
标准，见表3。

4.5 量测数据发生突变时的处理
对策
（1）立即停止开挖掘进，对开
挖面采取加强支护措施。
（2）立即上报项目部及铁路局
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相关部门，由
项
表3三级管理标准

管理等级管理位移施工状态
ⅢU0<Un／3可正常施工
ⅡUn/3≤U0≤Un
·2/3应注意，并加强监测
ⅠU0>Un
·2/3应采取加强支护等措施
注：U0为实测位移值；Un为允许位移值，15mm。
目总工组织技术
人员进行分析，
制定相关措施，
并将情况及时上
报业主、监理和
设计等有关单位。

（3）对地表道路和建筑物等实
施日夜连续监控。
5
施工总结与体会

在采用帷幕注浆加固地层的前
提下，加强开挖支护过程中的质量
控制，包括对台阶长度及循环进尺
的控制，格栅拱脚的填实、及时回
填注浆。监控结果表明，穿越铁路
段累计地表最大沉降量为7.6
mm，
隧道初期支护完成后拱部沉降仅有

0.7
mm，从而保证了铁路运营安
全，达到了预期的效果。
施工中有以下几点体会。

（1）帷幕注浆起到了对地层预
加固的作用，控制了土体变形，减少
了地表沉降。
（2）初期支护的及早封闭、及
时进行回填注浆对控制地面沉降有
较大影响。
（3）必须与有关各方密切配合
联系，使各项措施及时到位，严格控
制，降低穿越铁路施工风险。
收稿日期2006-04-24

（上接第40
页）

远程监测范围为新建车站上

方100 m
纵向长度范围内的既有

线结构。

3.6.2 既有线沉降变化曲线
崇文门车站下穿既有线结构施
工完成后，既有运营地铁环线区间
结构最终沉降值为16.75
mm（最大
沉降值），设计沉降控制标准值为30mm
，满足了既有线结构和运营安
全的要求。施工过程中既有线左线

垂向沉降曲线见图5。

4
结束语

北京地铁
5
号线崇文门车站下
穿既有运营地铁隧道的施工最终获
得成功，我们得到的最大体会是理
论、实践及信息化施工的成功结
合：施工前经过反复论证确定方
案，而在以后的施工过程中又发现
新的问题，在对反馈信息进行认真
分析后采用新的措施，解决新问题。

我们始终对工程的风险性和难点保
持清醒认识，把握住施工各阶段的
关键环节，利用监控量测获得的信
息，发现新问题，研究新对策，攻
克新难关。我们在完成施工任务的
过程中培育了科学、求实和创新的
精神。

参考文献

1
王梦恕. 地下工程浅埋暗挖技术
通论.合肥:安徽教育出版社，
2004

2 邝健政. 岩土注浆理论与工程实
例. 北京：科学出版社，20013 沈杰.地基基础手册. 上海：上海
科学技术出版社，1985

4
夏明耀，曾进伦. 地下工程设计
施工手册. 北京：中国建筑工业
出版社，1999

图5既有线左线垂向沉降曲线变化
图
收稿日期2006-03-28

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ABSTRACTS

Carrying out Studies on Product Standard System of Urban Rail
Transit Wang Zhongwen, Chen Guojie 1

In combination with the needs of urban rail transit construction
and operation, the paper elaborates the importance of formulating
the product standard system and puts forward the guidelines for preparing
the product standard system and the structure of product standard
system framework on the basis of the systematic analyses on
the urban rail transit operation, the development trend of technical
equipment and the work of domestic and foreign standardization. The
product standard system covering rolling stock, power supply, signaling
and communication have been prepared as examples with the
conclusions of studies and suggestions be finally worked out.

WLAN and Its Application in Urban Rail Transit

Han Yi, Liu Gang, Dai Weiyang 7

The paper introduces the progress of WLAN standard and the basic
structure of WLAN, conducts brief analyses on the demands of
the wireless communication system in the modern urban rail transit
and puts forth the viability of WLAN application in the urban rail
transit system.

Unified and Compatible Signaling System: Foundation for
Interlinked Lines and Network of Urban Rail Transit

Liu Zhuo, Chen Chuanxin 12

The network of the urban rail transit must realize interlinked lines,
for which the unified and compatible signaling system is critical. The
experiences of the interlinked main lines in Europe and the North
America have provided us with the beneficial enlightenment.

Exploration on Computing Methods of Station Platform Width
for Metro and Light Rail Miao Saisong 15

The author of the article summarizes the current computing formulae
for the station platform width for metro and light rail in China,
for which he holds that they indicate in essence the certain function
relationship between the station platform width and the hourly passenger
traffic volume at peak hours. The new methods for computing
the station platform width by means of the natural logarithm mathematical
model are thus put forward.

Analyses on Technologies Selection of Linear Motor Vehicle

Li Zhiyuan, Wen Longxian, Wang Yi 18

The article makes the analyses on the technical characteristics of
the foreign linear motor vehicle in a way of contrast and puts forward
some suggestions for the technologies selection of the linear motor
vehicle in China in combination with the application on the
Guangzhou metro lines 4 and 5.

BriefIntroductionof StructureAllocationofComputer-aidedSignaling
System by Siemens Du Jianzhong 22

In the high-grade ATC system, the interlocking system, as the subsystem
of the ATC system, is also the key system. The article introduces
mainly the Siemens model LZB700M computer interlocking
(SICAS) system in the ATC system.

Key Components of Metro Train Door Regulation and Analyses
on Their Faults Li Yan 26
The paper conducts theoretical studies and technological analyses

in the light of the key points during the commissioning of the train
door for the metro line 1 in Nanjing. Practices have proved that mastery
of the key points in the commissioning of train door can reduce
the fault occurrence of the train door and improve the quality of
operation.

Design of Automatic Fir

www.667e.come Alarm System for Guangzhou Metro

Liang Di 30

The article introduces the design range, mode and allocation scheme
of automatic fire alarm system for the completed lines of Guangzhou
metro as well as the points for attention in the aspect of interfacing
with the main control system.

Analyses on Use of Varying Refrigerant Volume System for Equipment
Room of Metro Station Huang Jianhui 33

The paper analyzes the problems of the environmental control system
at stations that have been in existence in the aspects of maintenance,
reliability and energy consumption for the construction of the Shenzhen
metro phase 1 and thus puts forth the idea of adopting the varying
refrigerant volume system for the extended construction and carries
out the contrasts and analyses for its adaptability and the economic
and technological indices.

Cut-and-CoverConstructionofNewSubwayStationthroughTunnel
of Existing Subway in Operation

Ma Suozhu, Chen Hao 38

The construction of Chongwenmen station (large-span cut-and cover
station) for Beijing subway line 5 through the tunnel of existing subway
in operation is domestically a premiere in China. With the repeated
proofing, tests and exploration as well as the engineering
practices, the station has been completed smoothly in the condition
that requirements for structure and the operation safety of the existing
lines are met.

Construction of Tunnel of Beijing Subway through Existing Railway
Kong Baode 41

The paper introduces the construction technologies of the metro
tunnel through the railway subgrade in the condition of sand and earth
strata in combination with the practical engineering example of the
tunnel in the section between Puhuangyu station and Tiantandongmen
station of Beijing subway line 5 through the Beijing-Shanhaiguan
railway.

ReinforcementTechnologiesofGroundSubsidenceforShieldDriving
Wang Xiaozhong 45

The article introduces the analyses on the causes of ground subsidence
appeared at the seaside in certain shield-driving section of the
Guangzhou metro and the technical measures of reinforcement, which
have accumulated experiences and lessons for the shield-driving
construction.

Construction of Urban Rail Transit and Environmental Protection
Ji Youping, Zhang Haiyan 48

Based on the analyses on the inter-related effect and the restrain of
the environment to the construction of the rail transit, the paper puts
forward the measures of environmental protection for the construction
of the rail transit in different stages.


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