利用主、輔分層坑道開(kāi)挖特大斷面地鐵暗挖車(chē)站施工方法研究

潘 彪 （中鐵四局集團(tuán)第四工程有限公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

重慶軌道交通十號(hào)線是軌道交通網(wǎng)絡(luò)中南北向聯(lián)系南岸區(qū)、渝中區(qū)、江北區(qū)、北部新區(qū)、渝北區(qū)五區(qū)，貫穿兩江新區(qū)核心地帶的骨干線路。重慶市軌道交通十號(hào)線（建新東路－王家莊段）中央公園東站工程位于重慶市渝北區(qū)空港新城中央公園東側(cè)同茂大道上。沿同茂大道東西向布置。中央公園東站采用14m島式雙層車(chē)站，車(chē)站主體最大開(kāi)挖跨度25.54m，開(kāi)挖高度21.54m，開(kāi)挖面積468.55m2，覆土厚度23～31m。車(chē)站圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)，采用暗挖法施工。車(chē)站結(jié)構(gòu)形式采用復(fù)合式襯砌，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法分9部開(kāi)挖車(chē)站主體結(jié)構(gòu)。

圖1 車(chē)站主體結(jié)構(gòu)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法9部分塊斷面

主、輔分層坑道：設(shè)置一條主坑道進(jìn)入車(chē)站站廳層，對(duì)應(yīng)車(chē)站右側(cè)里程為K38+322.195，寬度為6.0m，錯(cuò)車(chē)道寬度7.5m，長(zhǎng)424.75m，最大縱坡13.0%。于主坑道K0+365設(shè)置一條輔助坑道進(jìn)入車(chē)站站臺(tái)層，對(duì)應(yīng)車(chē)站右側(cè)里程為K38+362.695，寬度為6.0m，長(zhǎng)79.702m，最大縱坡10.0%。主、輔坑道間距40.5m。

圖2 主、輔坑道與車(chē)站主體平面關(guān)系圖

2 主、輔分層坑道與車(chē)站主體轉(zhuǎn)換

2.1 主、輔分層坑道與車(chē)站主體轉(zhuǎn)換步序

①主坑道由車(chē)站右側(cè)進(jìn)入車(chē)站主體站廳層，先橫向施工至車(chē)站左側(cè)，寬度與主坑道寬度同，即6m，采用門(mén)式鋼拱架支護(hù)。見(jiàn)圖3。

圖3 主坑道進(jìn)入車(chē)站站廳層

②待橫向通道完成后向大里程側(cè)施工右側(cè)壁和左側(cè)壁上導(dǎo)坑。左側(cè)導(dǎo)坑滯后右側(cè)導(dǎo)坑10m。詳見(jiàn)圖4。

圖4 自橫通道向大里程開(kāi)挖左、右側(cè)壁上導(dǎo)坑

③待車(chē)站主體右側(cè)上導(dǎo)坑施工超過(guò)輔助坑道8m后，自上向下開(kāi)挖輔助坑道（6m）及兩側(cè)各2m范圍（共計(jì)10m）的車(chē)站右側(cè)壁中導(dǎo)，輔助坑道即與車(chē)站主體站臺(tái)層相貫通，再自輔助坑道方向向車(chē)站主體方向橫向施工貫通處車(chē)站右側(cè)壁下導(dǎo)坑。詳見(jiàn)圖5。

圖5 輔助坑道開(kāi)挖平面示意圖

④輔助坑道進(jìn)入站臺(tái)層后，同步向大里程側(cè)施工右側(cè)壁上、中、下導(dǎo)坑。右側(cè)壁上導(dǎo)向前施工至大里程端墻處，左側(cè)壁上導(dǎo)施工至大里程端墻處，在大里程端墻處右側(cè)與左側(cè)上導(dǎo)貫通。貫通處寬度6m，開(kāi)挖進(jìn)尺0.75m，頂部超挖30cm，采用門(mén)式鋼架支立，待左、右側(cè)貫通后，再安裝環(huán)向鋼架將左側(cè)、右側(cè)鋼架連成整體。詳見(jiàn)圖6。

圖6 左、右側(cè)壁上導(dǎo)坑在大里程處貫通

圖7 左、右側(cè)壁中、下導(dǎo)坑在大里程處貫通

⑤右側(cè)壁中、下導(dǎo)坑施工至大里程端墻處后橫向施工至左側(cè)壁中、下導(dǎo)坑，然后向左側(cè)壁小里程方向施工，形成雙側(cè)壁導(dǎo)坑。詳見(jiàn)圖7。

⑥左側(cè)壁中、下導(dǎo)坑繼續(xù)向小里程側(cè)施工，右側(cè)中下導(dǎo)坑自輔助坑道小里程處向小里程方向施工，同時(shí)開(kāi)挖中部核心土。詳見(jiàn)圖8。

圖8 車(chē)站主體縱向施工步序平面圖

3 主坑道、輔助坑道與車(chē)站主體交叉口處，車(chē)站端墻處施工方法

3.1 主坑道與車(chē)站主體交叉口的施工情況見(jiàn)圖9、圖10、圖 11

①在與車(chē)站相交的4.5m范圍內(nèi)，工字鋼按照75cm的間距進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。在與車(chē)站相距1m的地方，在施工通道一側(cè)，密排施工3榀I18鋼拱架進(jìn)行洞門(mén)加固。在車(chē)站一側(cè)，設(shè)置并排2榀I25門(mén)洞拱架，并作為車(chē)站設(shè)計(jì)的環(huán)向鋼拱架的臨時(shí)支撐點(diǎn)。因2榀并排門(mén)洞拱架為支撐車(chē)站環(huán)向鋼拱架的主要受力點(diǎn)，因此材質(zhì)采用工25工字鋼，底部應(yīng)支立于基巖上。

其余部位按照施工通道的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行支護(hù)，施工通道支護(hù)參數(shù)見(jiàn)表1。

②在進(jìn)入到車(chē)站后，先施工自右側(cè)壁導(dǎo)坑至左側(cè)壁導(dǎo)坑的聯(lián)絡(luò)通道，聯(lián)絡(luò)通道的拱部按照超挖30cm進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺控制在0.75m（1榀門(mén)式鋼架間距），開(kāi)挖后立即進(jìn)行門(mén)式拱架的架立，門(mén)式拱架的間距按照0.75m/榀進(jìn)行架立。頂部錨桿按車(chē)站斷面錨桿長(zhǎng)度和布置施工，邊墻采用臨時(shí)砂漿錨桿，Ф25mm，長(zhǎng)度3.5m，間距1000m×750。頂部30cm采用噴射混凝土進(jìn)行全封閉。邊墻采用10cm噴射混凝土對(duì)巖體進(jìn)行臨時(shí)封閉。做到隨挖隨支護(hù)。

主坑道過(guò)渡段圍巖支護(hù)參數(shù)表表1

③車(chē)站過(guò)渡段開(kāi)挖完成后，立即安裝車(chē)站環(huán)向鋼拱架，并采用噴射混凝土進(jìn)行封閉。因開(kāi)口時(shí)拱部的鋼支撐已被環(huán)向的鋼支撐覆蓋，因此門(mén)洞的頂部鋼支撐作為永久性支護(hù)，豎向的鋼支撐可進(jìn)行拆除。

圖9 主坑道與車(chē)站主體相交處橫斷面圖

圖10 主坑道與車(chē)站主體相交處平面圖

圖11 主坑道與車(chē)站主體相交處正視圖

3.2 輔助坑道與車(chē)站主體交叉口的施工情況（見(jiàn)圖12）

①待車(chē)站右側(cè)壁的上導(dǎo)開(kāi)挖超過(guò)輔助坑道后，將輔助坑道施工至距車(chē)站主體站臺(tái)層的安全距離處；

圖12 輔助坑道與車(chē)站主體施工橫斷面圖

②自上向下開(kāi)挖輔助坑道處的車(chē)站右側(cè)壁的中導(dǎo)及下導(dǎo)，對(duì)車(chē)站右側(cè)壁的中導(dǎo)和下導(dǎo)施做初期支護(hù)；

③開(kāi)挖輔助坑道剩余的安全距離，與車(chē)站主體站臺(tái)層貫通，然后車(chē)站右側(cè)壁的上導(dǎo)、中導(dǎo)、下導(dǎo)同步向車(chē)站主體的端墻處施工。

3.3 車(chē)站大里程端墻處貫通（見(jiàn)圖13）

①車(chē)站右側(cè)壁的上導(dǎo)向前施工至端墻處，然后左側(cè)壁的上導(dǎo)也向前施工至端墻處，施做兩側(cè)支撐門(mén)架，作為環(huán)向永久支護(hù)鋼架的臨時(shí)支撐點(diǎn)，從右側(cè)壁向左側(cè)壁方向開(kāi)挖核心土的上導(dǎo)，端墻頂部按照車(chē)站初支設(shè)計(jì)的外輪廓向上進(jìn)行超挖，采用門(mén)式拱架支立，然后將車(chē)站右側(cè)壁的上導(dǎo)與車(chē)站左側(cè)壁的上導(dǎo)施工貫通，形成第二聯(lián)絡(luò)通道。

②第二聯(lián)絡(luò)通道貫通后安裝核心土上導(dǎo)頂部的環(huán)向永久支護(hù)鋼架，并施作初期支護(hù)。

③拆除兩側(cè)支撐門(mén)架。

④車(chē)站右側(cè)壁的中導(dǎo)施工至端墻處，向左側(cè)開(kāi)挖核心土的中導(dǎo)和車(chē)站左側(cè)壁的中導(dǎo)；車(chē)站右側(cè)壁的下導(dǎo)施工至端墻處，向左側(cè)開(kāi)挖核心土的下導(dǎo)和車(chē)站左側(cè)壁的下導(dǎo)，車(chē)站左側(cè)壁的中導(dǎo)和下導(dǎo)同步向車(chē)站小里程端方向開(kāi)挖，形成雙側(cè)壁導(dǎo)坑，核心土的上導(dǎo)、中導(dǎo)、下導(dǎo)同步跟進(jìn)施工。

圖13 車(chē)站主體端頭墻處聯(lián)絡(luò)通道

4 實(shí)施效果和施工注意事項(xiàng)

4.1 實(shí)施效果

由于采用的方法恰當(dāng)、措施有力，主坑道與車(chē)站主體交匯段的開(kāi)挖質(zhì)量令人滿意。施工后兩個(gè)月，經(jīng)量測(cè)，地表最大沉降量為3mm，收斂值為5.26mm，拱頂下沉為7mm，避免了反挑等安全隱患較大的施工，確保了施工安全。

4.2 施工注意事項(xiàng)

①由于開(kāi)口段拱部斷面尺寸大，開(kāi)挖后立即進(jìn)行噴錨支護(hù)。開(kāi)口段高度為6m～10m，6m～7m段采用全斷面開(kāi)挖。超過(guò)7m段采用上下臺(tái)階法開(kāi)挖，上臺(tái)階高5.0 m左右。每層開(kāi)挖后應(yīng)立即進(jìn)行邊墻的噴錨支護(hù)。

②交匯段開(kāi)挖期間，由于是應(yīng)力主要集中的部位，因此，整個(gè)交匯段開(kāi)挖過(guò)程中嚴(yán)格控制裝藥量，以減少爆破振動(dòng)對(duì)鄰近結(jié)構(gòu)的影響、保證交匯段的開(kāi)挖質(zhì)量。

③洞門(mén)處承載環(huán)向鋼拱架的2榀工25a工字鋼必須座在堅(jiān)固的基巖上。

④門(mén)式拱架為開(kāi)口段開(kāi)挖時(shí)主要承力結(jié)構(gòu)，在環(huán)向鋼拱架安裝后環(huán)向鋼拱架為主要承力結(jié)構(gòu)，因此在不同的階段觀察各自的收斂和下沉情況。另在沉降和收斂還不穩(wěn)定的情況下，禁止安裝環(huán)向鋼拱架。

⑤拱頂下沉在開(kāi)挖初期發(fā)展較快，特別是開(kāi)挖后一周之內(nèi)。后期下沉緩慢，一般兩周時(shí)間趨于穩(wěn)定。因此在開(kāi)挖前期嚴(yán)格監(jiān)測(cè)拱頂下沉情況。在安裝環(huán)向拱架和拆除門(mén)式鋼架時(shí)，要嚴(yán)格監(jiān)測(cè)拱頂情況。

⑥監(jiān)控量測(cè)必須要及時(shí)跟上，要確切反應(yīng)圍巖及支護(hù)破壞和變形的未來(lái)動(dòng)態(tài)，及時(shí)對(duì)支護(hù)參數(shù)和施工流程進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以便做到信息化施工。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)在全國(guó)各大城市正在進(jìn)行大量的軌道交通建設(shè)。地鐵占有相當(dāng)大的比重。而地鐵車(chē)站多為大斷面隧道，且為了保證地面交通暢通，多采用暗挖法施工。本次在Ⅳ級(jí)圍巖內(nèi)成功實(shí)施利用主、輔分層坑道進(jìn)入特大斷面隧道的方案，對(duì)今后Ⅴ級(jí)以上圍巖都具有較強(qiáng)的參考價(jià)值。因采用門(mén)式支架先行對(duì)斷面進(jìn)行了支護(hù)，如開(kāi)挖采用短進(jìn)尺，在Ⅴ級(jí)以下圍巖也可根據(jù)圍巖整體情況酌情采用。

[1]GB50299-1999，地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2]GB/T50839-2013，城市軌道交通工程安全控制技術(shù)規(guī)范[S].

[3]TB10204-2002，鐵路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4]JTJ042-94公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].