地鐵區(qū)間隧道大小斷面轉(zhuǎn)換施工技術(shù)研究

侯 琴

(湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢 430202)

地鐵區(qū)間隧道大小斷面轉(zhuǎn)換施工技術(shù)研究

侯 琴

(湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢 430202)

針對(duì)黃茅坪-高義口區(qū)間隧道遇到的大小斷面轉(zhuǎn)換施工，就斷面變化較大，交叉口處受力復(fù)雜，施工難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高等技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研究，并采取了一系列的工程措施，在具體工程施工中得到了成功的應(yīng)用。

區(qū)間隧道； 大斷面； 轉(zhuǎn)換； 施工技術(shù)

1 工程簡(jiǎn)介

重慶市會(huì)展中心至禮嘉段市政交通工程是重慶市會(huì)展中心的市政配套工程，工程位于重慶市北部新區(qū)。線路連接軌道交通六號(hào)線禮嘉站和會(huì)展中心，全線共設(shè)車(chē)站5座，全長(zhǎng)12.205 km。

本工程為黃茅坪至高義口區(qū)間工程，起點(diǎn)位于黃茅坪大里程端K5+344.900，終點(diǎn)位于高義口小里程端K8+567.300，全長(zhǎng)3 222.400 m。本區(qū)間隧道拱頂埋深6～64 m，除局部淺埋外，大部分為深埋隧道。區(qū)間以單洞單線的形式分別與兩端的車(chē)站連接，區(qū)間中部為單洞雙線隧道，單洞單線隧道與單洞雙線隧道之間設(shè)置喇叭口過(guò)渡段。

黃茅坪-高義口區(qū)間位于川東南孤形地帶，華鎣山帚狀褶皺束東南部，構(gòu)造骨架形成于燕山期晚期褶皺運(yùn)動(dòng)。圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)。地貌總體上屬于構(gòu)造剝蝕丘陵區(qū)。地形波狀起伏，呈現(xiàn)一溝一丘相間分布的特征。水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，場(chǎng)區(qū)地下水一般不具腐蝕性。

綜合考慮圍巖類(lèi)別、地形地質(zhì)、埋置深度、結(jié)構(gòu)跨度及施工方法等因素，全線共設(shè)8種斷面類(lèi)型，各斷面結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。

表1 黃高區(qū)間支護(hù)參數(shù)表

2 施工方案

2.1 隧道總體施工

黃高區(qū)間隧道分三段組織施工，其中K5+344.900～K5+894.900，由4#施工通道進(jìn)入施工，往大里程方向單向掘進(jìn)； K5+594.900～K7+050，由5#施工通道進(jìn)入施工，分兩個(gè)方向分別往大、小里程端施工，其中兩端與其它兩段區(qū)間隧道相接[1]。K7+050～K8+574.562為高義口站前區(qū)間，由6#施工通道進(jìn)入施工，分兩個(gè)方向分別往大、小里程端施工，其中大里程端進(jìn)入高義口車(chē)站。

2.2 施工通道進(jìn)區(qū)間隧道轉(zhuǎn)換施工

2.2.1 施工工序

4、5、6施工通道均與區(qū)間隧道正線正交，施工通道進(jìn)入?yún)^(qū)間后，分左右方向分別施工區(qū)間隧道大、小里程端。進(jìn)入交叉口施工后，由于斷面變化較大，交叉口處受力復(fù)雜，施工難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高。因4施工通道與區(qū)間隧道單洞單線小斷面正交，前者比后者斷面要大，不需進(jìn)行較復(fù)雜的挑頂與反挑頂施工，擬采用以下方案施工[2]：

第一步：施工通道加強(qiáng)段施工。施工通道從距終點(diǎn)里程5 m開(kāi)始，初期支護(hù)進(jìn)行加強(qiáng)：架設(shè)I25型鋼拱架，拱架間距為0.5 m/榀；拱頂、拱墻布設(shè)Φ28中空注漿錨桿，間距1.0×0.5 m，長(zhǎng)4 m；掛雙層Φ8鋼筋網(wǎng)@200×200 mm；噴砼32 cm厚。

第二步：過(guò)渡導(dǎo)坑施工。按施工通道2-2斷面開(kāi)挖至區(qū)間隧道對(duì)側(cè)，作為過(guò)渡導(dǎo)坑。同時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)，拱頂、拱墻布設(shè)Φ28中空注漿錨桿間距1.0×0.5 m，長(zhǎng)4 m；掛雙層Φ8鋼筋網(wǎng)@200×200 mm；按0.5 m/榀間距架設(shè)I25工字鋼拱架；噴砼32 cm厚。

第三步：交叉口區(qū)間隧道預(yù)支護(hù)。在過(guò)渡導(dǎo)坑兩側(cè)沿區(qū)間隧道開(kāi)挖輪廓線外邊緣打設(shè)φ42超前注漿導(dǎo)管，預(yù)注漿加固交叉口處巖體。導(dǎo)管布設(shè)范圍為拱頂至兩側(cè)曲墻段下1 m，導(dǎo)管長(zhǎng)4.5 m，環(huán)向間距為30 cm，縱向間距為3 m，每側(cè)布設(shè)2環(huán)。

第四步：區(qū)間隧道門(mén)式梁施工。為使過(guò)渡導(dǎo)坑鋼架拆除后荷載傳遞，在交叉口處區(qū)間小斷面初期支護(hù)上鑿槽安設(shè)交叉口處加強(qiáng)梁鋼筋并澆注混凝土，形成門(mén)式梁傳力結(jié)構(gòu)，并在交叉口處沿拱架密排3排4 m長(zhǎng)Φ28中空注漿錨桿鎖口，錨桿間距為0.5×0.5 m，施工中過(guò)渡導(dǎo)坑初期支護(hù)鋼拱架與加強(qiáng)梁可靠連接，形成整體受力體系。

第五步：破除過(guò)渡導(dǎo)坑鋼架。按區(qū)間小斷面全斷面開(kāi)挖方法破除過(guò)渡導(dǎo)坑初期支護(hù)，拆除區(qū)間隧道開(kāi)挖輪廓線范圍內(nèi)的過(guò)渡導(dǎo)坑鋼架，拆除后及時(shí)安裝區(qū)間隧道口部鋼拱架，區(qū)間隧道鋼拱架及分布筋與門(mén)式加強(qiáng)梁可靠連接。拆除過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)過(guò)渡導(dǎo)坑初期支護(hù)的監(jiān)測(cè)，及時(shí)反饋施工。

第六步：交叉口處過(guò)渡導(dǎo)坑鋼架全部割除與門(mén)式加強(qiáng)梁成整體后，按照區(qū)間隧道正常施工順序進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖過(guò)程中小藥量弱爆破法施工，確保施工安全。

第七步：在一側(cè)(靠車(chē)站側(cè))開(kāi)挖完成20 m以上后，開(kāi)始施工另一側(cè)，重復(fù)第三、四、五、六步。

2.2.2 施工控制要點(diǎn)

為確保施工安全，施工通道與區(qū)間隧道小斷面交叉口處需采取以下加強(qiáng)處理措施：

①施工通道靠近交叉口5 m范圍內(nèi)初期支護(hù)進(jìn)行加強(qiáng)：采用I25型鋼拱架，拱架間距為0.5 m/榀；拱頂、拱墻布設(shè)Φ28中空注漿錨桿，間距1.0×0.5 m，長(zhǎng)4 m；掛雙層Φ8鋼筋網(wǎng)@200×200 mm；噴砼32 cm厚。

②區(qū)間隧道在交叉口附近前后各5 m范圍內(nèi)初期支護(hù)進(jìn)行加強(qiáng)：采用I25型鋼拱架，拱架間距為0.5 m/榀；拱頂、拱墻布設(shè)Φ28中空注漿錨桿，間距1.0×0.5 m，長(zhǎng)4 m；掛雙層Φ8鋼筋網(wǎng)@200×200 mm；噴砼32 cm厚。

③區(qū)間隧道在交叉口兩側(cè)，均密排3榀I25鋼拱架加強(qiáng)。

④施工通道靠近交叉口5 m范圍內(nèi)和區(qū)間隧道在交叉口附近前后各5 m范圍內(nèi)二次襯砌進(jìn)行加強(qiáng)：主筋采用Φ25鋼筋@200 mm，分布筋采用Φ16鋼筋@150 mm，拉結(jié)筋采用Φ10鋼筋@400×300 mm。

⑤施工通道靠近交叉口5 m范圍內(nèi)和區(qū)間隧道在交叉口附近前后各5 m范圍內(nèi)拱架連接筋均采用Φ25鋼筋，內(nèi)外雙層布設(shè)；鎖腳錨桿加強(qiáng)為每榀拱架每個(gè)單元兩端設(shè)置2根Φ25砂漿錨桿，L=4.0 m。

2.2.3 施工注意事項(xiàng)及保證措施

①嚴(yán)格按技術(shù)交底進(jìn)行施工，根據(jù)圍巖情況，支護(hù)措施只能加強(qiáng)，以保證工程的安全和質(zhì)量。現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員要及時(shí)做好服務(wù)指導(dǎo)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查工作。

②施工時(shí)，注意控制周邊眼的角度和長(zhǎng)度，確保斷面成型后超挖小于10 cm。測(cè)量組要加強(qiáng)斷面檢查，并在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員的書(shū)面測(cè)量交底中詳細(xì)說(shuō)明相關(guān)數(shù)據(jù)。

3 小斷面擴(kuò)挖成大斷面轉(zhuǎn)換施工[3]

K5+539.333處為1-1與2-2斷面交叉口處，其轉(zhuǎn)換施工方法由于斷面變化，交叉口處受力復(fù)雜，因1-1斷面比區(qū)間隧道2-2斷面小，需進(jìn)行挑頂與反挑頂施工，施工難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，施工時(shí)精心組織，精心施工，確保施工安全。

3.1 小斷面加強(qiáng)段施工

小斷面從距終點(diǎn)里程5 m開(kāi)始，初期支護(hù)進(jìn)行加強(qiáng)：架設(shè)I25型鋼拱架，拱架間距為0.5 m/榀；拱頂、拱墻布設(shè)Φ28中空注漿錨桿，間距1.0×0.5 m，長(zhǎng)4 m；掛雙層Φ8鋼筋網(wǎng)@200×200 mm；噴砼32 cm厚。

3.2 過(guò)渡導(dǎo)坑施工

小斷面開(kāi)挖至大斷面端墻位置時(shí)，以端墻位置為起點(diǎn)施工過(guò)渡導(dǎo)坑，導(dǎo)坑全長(zhǎng)為區(qū)間隧道斷面寬度，底部設(shè)計(jì)高程為區(qū)間隧道小斷面端墻位置底部高程；

過(guò)渡導(dǎo)坑開(kāi)挖采用直墻拱形斷面，斷面大小與施工通道基本一致，并根據(jù)導(dǎo)坑位置適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，防止導(dǎo)坑與區(qū)間隧道2-2斷面上導(dǎo)坑沖突使造成超挖。過(guò)渡導(dǎo)坑采用礦山法全斷面開(kāi)挖施工，按噴錨方式進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，架設(shè)I20型鋼拱架，拱架間距為0.5 m/榀；拱頂、拱墻布設(shè)Φ25中空注漿錨桿，間距1.0×0.5 m，長(zhǎng)4 m；掛雙層Φ8鋼筋網(wǎng)@200×200 mm；噴砼32 cm厚。

3.3 挑頂形成上斷面

在過(guò)渡導(dǎo)坑施工到終點(diǎn)位置時(shí)，頂部高程與1-1斷面頂部高程一致，在此基礎(chǔ)上，對(duì)上半斷面進(jìn)行挑頂開(kāi)挖和周邊擴(kuò)挖，形成1-1斷面上半斷面，然后按1-1斷面進(jìn)行支護(hù)。隧道爆破前將作業(yè)臺(tái)架退回3#施工通道內(nèi)避讓。

3.4 反挑頂開(kāi)挖

從終點(diǎn)位置反向向起點(diǎn)進(jìn)行反挑頂施工，反挑頂過(guò)程中，由于存在高差，在底部墊碴以升高開(kāi)挖臺(tái)架，使斜井的開(kāi)挖臺(tái)架頂部距隧道拱頂1米左右，形成上斷面開(kāi)挖條件。然后根據(jù)區(qū)間隧道1-1斷面結(jié)構(gòu)尺寸往起點(diǎn)方向反挑頂開(kāi)挖，形成1-1斷面上臺(tái)階。開(kāi)挖時(shí)拆除過(guò)渡導(dǎo)坑臨時(shí)支護(hù)。

4 K5+646.057處轉(zhuǎn)換施工(大斷面轉(zhuǎn)換小斷面)

K5+646.057處為2-2大斷面與3-3小斷面交叉口處，由大斷面向小斷面轉(zhuǎn)換較簡(jiǎn)單，不需進(jìn)行較復(fù)雜的挑頂與反挑頂施工，擬采用以下方案施工：

第一步：2-2斷面加強(qiáng)段施工。2-2斷面從距終點(diǎn)里程5 m開(kāi)始，初期支護(hù)進(jìn)行加強(qiáng)：拱架間距調(diào)整為0.5 m/榀；拱頂、拱墻布設(shè)Φ28中空注漿錨桿，間距1.0×0.5 m，長(zhǎng)4 m；掛雙層Φ8鋼筋網(wǎng)@200×200 mm[4]。

第二步：交叉口2-2斷面預(yù)支護(hù)。在兩個(gè)3-3小斷面開(kāi)挖輪廓線外邊緣打設(shè)φ42超前注漿導(dǎo)管，預(yù)注漿加固交叉口處巖體。導(dǎo)管布設(shè)范圍為拱頂至兩側(cè)曲墻段下1 m，導(dǎo)管長(zhǎng)4.5 m，環(huán)向間距為30 cm。

第三步：交叉口3-3斷面門(mén)式梁施工。在交叉口處3-3小斷面初期支護(hù)上鑿槽安設(shè)交叉口處加強(qiáng)梁鋼筋并澆注混凝土，形成門(mén)式梁傳力結(jié)構(gòu)，并在交叉口處沿拱架密排3排4 m長(zhǎng)Φ28中空注漿錨桿鎖口，錨桿間距為0.5×0.5 m。

第四步：2-2斷面端頭墻加強(qiáng)支護(hù)。在3-3斷面開(kāi)挖輪廓線外的端墻進(jìn)行如下加強(qiáng)支護(hù)：①采用Φ28中空注漿錨桿@0.5×0.5 m，錨桿長(zhǎng)4.0 m。②用雙層Φ32鋼筋網(wǎng)進(jìn)行加固，鋼筋網(wǎng)間距@200×200 mm。

第五步：3-3小斷面開(kāi)挖。按照3-3斷面正常施工順序進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖過(guò)程中小藥量弱爆破法施工，確保施工安全。

為確保施工安全，2-2大斷面與3-3小斷面交叉口處需采取以下加強(qiáng)處理措施：①2-2大斷面靠近交叉口5 m范圍內(nèi)初期支護(hù)進(jìn)行加強(qiáng)：拱架間距調(diào)整為0.5 m/榀；拱頂、拱墻布設(shè)Φ28中空注漿錨桿，間距1.0×0.5 m，長(zhǎng)4 m；掛雙層Φ8鋼筋網(wǎng)@200×200 mm。②兩個(gè)3-3小斷面在交叉口附近5 m范圍內(nèi)初期支護(hù)進(jìn)行加強(qiáng)：采用I25型鋼拱架，拱架間距為0.5 m/榀；拱頂、拱墻布設(shè)Φ28中空注漿錨桿，間距1.0×0.5 m，長(zhǎng)4 m；掛雙層Φ8鋼筋網(wǎng)@200×200 mm；噴砼32 cm厚。③3-3斷面在交叉口位置，均密排3榀I25鋼拱架加強(qiáng)。④2-2大斷面靠近交叉口5 m范圍內(nèi)和3-3小斷面在交叉口附近各5 m范圍內(nèi)二次襯砌進(jìn)行加強(qiáng)：所有二襯鋼筋在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上提高一個(gè)級(jí)別。⑤2-2大斷面靠近交叉口5 m范圍內(nèi)和3-3斷面在交叉口附近前后各5 m范圍內(nèi)拱架連接筋均采用Φ25鋼筋，內(nèi)外雙層布設(shè)；鎖腳錨桿加強(qiáng)為每榀拱架每個(gè)單元兩端設(shè)置2根Φ25砂漿錨桿，L=4.0 m。

5 結(jié) 語(yǔ)

在地鐵隧道施工中經(jīng)常存在各種斷面之間的轉(zhuǎn)換，尤有小斷面和大斷面轉(zhuǎn)換為常見(jiàn)。進(jìn)入交叉口施工后，由于斷面變化較大，交叉口處受力復(fù)雜，施工難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高。該文介紹的施工方法及其之間的轉(zhuǎn)換，通過(guò)合理的施工方法，保證了工程安全，確保工程質(zhì)量，為類(lèi)似工程的設(shè)計(jì)和施工積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

[1] 白廷輝.上海地鐵2號(hào)線區(qū)間隧道盾構(gòu)施工若干技術(shù)難題及對(duì)策[J].地下工程與隧道，2000(2):2-9,47.

[2] 張國(guó)輝.地鐵區(qū)間隧道臺(tái)階法與中隔墻加臺(tái)階法施工及其轉(zhuǎn)換[J].城市軌道交通研究，2013,12:108-110.

[3] 劉洪偉，王斌.鐵營(yíng)孜礦巖巷小斷面擴(kuò)刷大斷面硐室施工方法[J].能源技術(shù)與管理，2012(5):81-97.

[4] 柳宏達(dá).南京地鐵2號(hào)線上新區(qū)間施工關(guān)鍵技術(shù)研究[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2012(2):33-35.

聲 明

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本刊編輯部

The Size of Section Conversion Research on Construction Technology of Subway Tunnel

HOU Qin

(Hubei Water Resources Technical College, Wuhan 430202，China)

Conversion construction according to size of section Huangmaoping-Gaoyi kou interval tunnel encountered,this paper studied on the variation of cross section，the intersection stress is complex, difficult construction, safety risk.And a series of engineering measures were adopted and successfully applied in the concrete construction.

interval tunnel; large cross section; transformation; construction technology

10.3963/j.issn.1674-6066.2015.02.013

2015-03-05.

侯 琴(1979-)，講師，碩士.E-mail:56202451@qq.com