結合工程實例，介紹了雙層風管的設計和施工方法，建立荷載-結構模型，利用SAP84程序軟件代替框架進行平面計算，提出設計中應註意的要點，利用監控量測獲得的信息指導施工，及時采取相應措施，確保施工安全。
1項目概況
北京地鐵4號線新街口站東南風路位於鄧禹路與西直門內大街交叉口，地面交通繁忙。地下市政管線較多，如汙水、給水、市政管線等。因此，風道采用礦山法施工，設計為雙拱頂直墻結構。風管的最大埋深約為6m。風道結構底板穿過6-2層淤泥，屬於ⅵ級圍巖；結構頂板通過的巖土層為粉砂③-3、粉質粘土④、粉土③，屬ⅴ級圍巖，易坍塌，穩定性差，不能形成自然應力拱。風道結構側墻所經過的巖土層為粉質粘土⑥、卵石⑥、中粗砂⑥-4、粉細砂⑥-3、粉砂質粉土⑥-2。邊墻下部主要由砂石土組成，周圍巖土自穩性差，易坍塌。
2施工方法
風道采用交叉中隔墻法(CRD法)施工，分為四層八個小導洞，施工中嚴格遵循“管進、嚴註漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”的基本原則。導洞施工順序如圖1所示。為減少大面積開挖拱體對地層的影響，施工采用分步開挖，由大變小，加臨時仰拱，及時封閉的方法，具體如下:
1)作為拱部超前支護，在豎井進風口和車站進風口用壹排大管棚護頂，用壹根小管作為超前支護，註漿加固地層。2)分配開挖導坑土壤，封閉導坑初期支護，上下步長5m，及時封閉上導坑掌子面。3)拆除底部部分豎向臨時支撐(壹次拆除長度小於6m)，作為防水層和部分底板。4)逐步拆除部分臨時仰拱和臨時支撐(壹次拆除長度小於6m)，及時做好防水層和二次襯砌。5)最後拆除臨時仰拱和豎向支撐，及時封閉防水層和二次襯砌。
3初始支撐參數
初期支護采用C20早強噴射混凝土和小導管。42(3塊/m)L=3.0m，設置角度10 ~ 15，縱向步距1.0m，鋼格板由4塊？焊接25鋼筋，網格間距500mm。鋼網是什麽？6 @ 150毫米×
150mm，雙層布局，網格布局？22根縱向拉結筋，周向間距0.7m，沿主筋內外交錯布置。
4結構計算
4.1荷載組合
1)基本組合構件的強度計算；
2)短期效應組合構件的抗裂計算；3)地震偶然組合構件的強度；4)人防偶然復合構件的強度驗算。
經試算，結構在地震荷載和人防荷載作用下產生的內力對結構截面的配筋沒有控制作用。這樣，抗震和人防設計的重點就是采取壹些結構措施來滿足規範的要求。
4.2主要負載值
1)結構自重，鋼筋混凝土重力γ=25kN/m3。
2)地層垂直壓力:本隧道覆蓋層厚度為6m，為淺埋隧道，按計算斷面以上所有土柱重量考慮；地層水平壓力:采用朗肯土壓力理論，施工階段外側取主動土壓力，使用階段取靜態土壓力。
3)活載:地面超載20kPa。
4)偶然荷載:8度地震荷載、5級人防荷載。
結構計算采用荷載-結構模型，平面計算采用SAP84程序軟件代替框架。二次襯砌的內力是按照初期支護承受與二次襯砌相同的荷載來計算的。因為初期支護不考慮防水，所以二次襯砌承受全部水壓力，而土壓力作用在初期支護上。考慮到初期支護材料在長期作用下性能會逐漸變差，剛度降低，二次襯砌承擔70%的荷載。經過計算發現，底腳外側、底跨內側、拱背外側和拱頂內側最為重要。
5主要技術措施
施工方法只根據斷面形式、圍巖等級、環境條件等關鍵因素確定。對於既有結構跨度，基礎施工方法的選擇相對成熟。然而，決定工程成敗和施工技術質量的主要因素是輔助施工方法的采用和控制地層位移的各種措施的實施時機。本項目設計主要考慮以下要點:
1)小導管灌漿。小導管壹般采用F42鋼花管，長度3m，其註漿加實體直徑約500mm，超前加固註漿是保證地層自穩的有效方法之壹。根據地層性質，使用不同的泥漿。對於小導洞開挖跨度小於6m的結構，在初期支護完全達到承載能力之前，0.5m的加固圈半徑可以保證圍巖的自穩。控制註漿壓力或註漿量是註漿技術的關鍵。
2)鎖定腳錨。根據開挖跨度的大小，設置長度約為3m的鎖腳錨桿並進行註漿，可有效保證支護結構不會引起過大的整體沈降，特別是對於由上下導洞構成的結構。當上導洞施工時，下導洞不會是空的。
3)回填和背後灌漿。在設計中考慮初始分支後的間隙的存在不利於控制地層位移。因此，需要及時有效地回填。壹般工藝要求距工作面3m時，必須在初期支護後方進行回填灌漿，漿液為水泥砂漿。
4)步長。每循環開挖長度0.5m，適合鋼格柵間距，留有核心土，臺階長度不合適，可能造成地層位移過大，甚至地層失穩。設計中提出了上下導洞開挖面距離5m的要求。
5)壹次性拆除長度。對於CRD法施工的結構，壹次拆除的長度也是壹個關鍵的技術指標。為避免因結構受力狀態改變而引起地層位移，理論和實踐證明，壹次拆除段長度必須小於1D(D為隧道直徑)，本設計采用相對安全值，每次拆除6m。
6監控測量
利用監控量測信息指導施工是淺埋暗挖法的重要組成部分。通過監測，判斷地層的穩定性和支護系統的可靠性，及時采取相應措施，確保施工安全。本工程將地表位移、拱頂下沈、隧道周邊收斂等測量項目設置為必測項目，選擇土壓力、土體位移、支護應力作為測量項目。當水平收斂變化率小於0.12mm/d，拱頂下沈變化率小於0.1mm/d，且實測位移值大於估算總位移值的80%時，可認為隧道已達到基本穩定。
7結論
通過北京地鐵新街口站東南風洞的設計，我們主要得到以下幾點體會和認識:
1)由於風道結構施工對圍巖造成了諸多擾動，特別是隔墻頂部存在受力復雜的塑性區，在設計和施工中要特別註意隔墻的受力平衡和穩定性。
2)當CRD法用於淺埋大跨度結構的地下開挖時，頂部塊體的尺寸將最終影響地面沈降。實踐證明，頂部施工引起的地面沈降占最終地面總沈降的60%~70%。因此，在設計施工方案時，應采用快挖快合的原則。
3)二次襯砌施工時，臨時支撐應分段拆除，每次拆除不得超過6m。過度拆除會造成較大的沈降和變形。
4)壹般情況下，每節網格鋼架的長度應控制在2m~4m。太長太重運輸會造成安裝困難，太短會導致鋼架節點多，浪費大。
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