淺述地鐵隧道復(fù)雜平交段的開挖方法

黃 艷 梅

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 工程概況

成都地鐵18號線龍泉山隧道位于天府新站～三岔湖站區(qū)間，采用雙洞分修方案(線間距30 m)，采用礦山法爆破施工。龍泉山右線隧道總長9 724 m，左線隧道總長9 690 m，隧道平均斷面面積約為67.3 m2；隧道設(shè)有2座斜井與主線斜交(斜交角度分別為45°和60°)，每條斜井分別設(shè)置主、副井。主、副井長275～400 m不等，綜合坡度為11.78%～13.93%；主井內(nèi)凈空尺寸為7.5 m(寬)×6.8 m(高)，副井內(nèi)凈空尺寸為5 m(寬)×6.8 m(高)。筆者所介紹的平交段開挖為主線、斜井、橫通道三洞平交段的開挖，其洞身最大埋深275 m，最小埋深44 m。

三洞平交段地表為第四系坡殘積粉質(zhì)粘土覆蓋，多為旱地及果木地，基巖在陡坎均見出露，風(fēng)化層較厚，一般厚5～15 m，下伏遂寧組泥巖夾砂巖地層，構(gòu)造復(fù)雜，因其處于龍泉山箱狀大背斜東翼軛部過渡帶，產(chǎn)狀變化較大，巖體相對破碎，工程地質(zhì)條件較差。斜井與正洞交叉口位置的圍巖為Ⅳ類圍巖，為瓦斯隧道。

2 總體施工部署

筆者以1號斜井三岔口施工為例予以介紹，2號斜井三岔口施工與此相同。

從1號斜井主井進(jìn)入正洞左線后，首先進(jìn)行挑頂施工，接著進(jìn)行13#橫通道方向的開挖施工，再進(jìn)行橫通道與正洞右線的挑頂施工，然后進(jìn)行正洞右線大里程方向的開挖，再在正洞右線大里程方向的開挖超過30 m后進(jìn)行正洞左線大里程方向的開挖，最后兩工作面同時向大里程方向開挖。1號斜井副井進(jìn)入正洞左線后，首先進(jìn)行挑頂施工，接著進(jìn)行12#橫通道方向的開挖，然后進(jìn)行該橫通道與正洞右線的挑頂施工，再進(jìn)行正洞左線小里程方向的開挖，在正洞左線小里程方向開挖超過30 m后進(jìn)行正洞右線小里程方向的開挖，最后兩工作面同時向小里程方向開挖施工。當(dāng)左、右線大小里程方向開挖掌子面距三岔口距離為100 m后，首先進(jìn)行右線12#與13#橫通道之間的開挖施工，完成后進(jìn)行正洞左線主、副井之間的開挖。對交叉口洞段加強(qiáng)支護(hù)，遵循“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、勤測量”的總體原則，發(fā)現(xiàn)變形時立即施做補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)措施。1號斜井與正洞三岔口施工順序見圖1。

斜井進(jìn)入正洞前6 m左右時采用異型鋼架支護(hù)。交叉口處先采用導(dǎo)洞開挖，再進(jìn)行挑頂施工，導(dǎo)洞寬度為5 m，高度為4.5 m(斜井口處)。開挖完成后及時進(jìn)行支護(hù)施工。導(dǎo)洞開挖至正洞邊界后進(jìn)行另外一側(cè)門架工字鋼的安裝，然后完成橫向正洞工字鋼的落腳。完成后從副井方向和橫通道兩個方向進(jìn)行開挖。

斜井副井開挖至離正洞位置時停止掘進(jìn)，從正洞方向貫通副井可減少挑頂施工次數(shù)，加快施工進(jìn)度。貫通施工前，做好超前支護(hù)工作。原則上可在主井與正洞三岔口施工完成后優(yōu)先進(jìn)行副井方向的主洞開挖，從而加快其附近與正洞的貫通進(jìn)度。

3 開挖方法

圖1 1號斜井交叉口開挖方向示意圖

3.1 斜井施工方法

(1)斜井在靠近正洞時采用臺階法開挖，上臺階開挖高度為4.5 m左右，下臺階開挖高度為3.2 m左右。

(2)當(dāng)斜井開挖至樁號0+6.00、與正洞邊線接近時，對交叉口處的斜井采用異型工字鋼拱架進(jìn)行支護(hù)。根據(jù)斜井與正洞交角合理調(diào)整拱架間距，以保證從正洞邊墻位置轉(zhuǎn)到正洞軸線方向。

(3)在斜井與正洞交線位置，為保證正洞拱架能落腳穩(wěn)固，沿正洞方向設(shè)置了2榀I25門型拱架提供落腳平臺。拱頂設(shè)置縱向托梁，托梁采用I25型鋼，在托梁與斜井鋼架之間的空隙設(shè)置I25豎向立柱，牢固焊接并噴混凝土回填密實。

(4)正洞與輔助坑道相交處的鋼架采用門型鋼架，鋼架腳設(shè)0.8 m×0.8 m×0.8 m的C20混凝土基礎(chǔ)，混凝土在鋼架安裝完成后現(xiàn)澆。

(5)為確保交叉段的安全穩(wěn)定，下臺階開挖支護(hù)完成距岔口處20～30 m時可先進(jìn)行交叉段仰拱混凝土的澆筑施工，以盡快封閉成環(huán)。

3.2 主、副井對正洞挑頂?shù)氖┕し椒?/h3>

(1)斜井施工至正洞邊墻時，采用人工或爆破方法開挖施工導(dǎo)洞，開挖寬度為5 m，逐步斜向上挑頂掘進(jìn)，每循環(huán)開挖進(jìn)尺為1.5 m，開挖排險完成后，安裝正洞橫向工字鋼，然后在正洞縱向安裝工字鋼支撐，導(dǎo)洞兩側(cè)采用工字鋼落腳。臨時工字鋼支撐采用I18工字鋼，間距1.5 m，φ22連接筋間距為1 m，噴C25混凝土，厚10 cm封閉。

(2)當(dāng)開挖至橫通道側(cè)時，安裝橫通道側(cè)的門字型工字鋼支撐，門字型工字鋼支撐采用分節(jié)安裝，下部采用臨時支撐，然后進(jìn)行施工導(dǎo)洞兩側(cè)的擴(kuò)挖施工。擴(kuò)挖前，可將施工導(dǎo)洞的臨時支撐工字鋼拆除。進(jìn)行導(dǎo)洞兩側(cè)擴(kuò)挖時，支護(hù)及時跟進(jìn)，該階段的正洞橫向工字鋼采用整榀安裝，中間不設(shè)連接板接頭。

(3)進(jìn)行導(dǎo)洞兩側(cè)擴(kuò)挖時，其兩側(cè)需錯開施工。當(dāng)兩側(cè)掌子面相隔30 m后，可進(jìn)行下臺階開挖。當(dāng)下臺階開挖掌子面距離橫通道30 m后，可進(jìn)行橫通道開挖。橫通道開挖宜采用臺階法施工。

(4)當(dāng)正洞開挖至斜井副井位置時，在拱肩處進(jìn)行擴(kuò)挖，為副井口門字架安裝預(yù)留空間，門字架安裝采用分段安裝方式，每段安裝完成后，在其下部做臨時工字鋼支撐以保證其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，正洞橫向工字鋼落腳在門字架工字鋼上部。

(5)三岔口段開挖完成后，施做正洞仰拱與輔助坑道仰拱混凝土。

3.3 正洞與橫通道開挖采用的施工方法

橫通道主要采用爆破開挖施工方法，分臺階爆破，交叉段安裝門型拱架并錨噴支護(hù)。

3.4 橫通道對正洞挑頂采用的施工方法

橫通道施工正洞邊墻時，采用人工或爆破方法開挖施工導(dǎo)洞，開挖寬度為5 m，逐步斜向上挑頂掘進(jìn)，每循環(huán)開挖進(jìn)尺為1.5 m，開挖排險后，安裝正洞橫向工字鋼，然后在正洞縱向安裝工字鋼支撐，導(dǎo)洞兩側(cè)采用工字鋼落腳。臨時工字鋼支撐采用I18工字鋼，間距1.5 m，φ22連接筋間距1 m，噴C25混凝土，厚10 cm封閉。

3.5 對于主副井、橫通道之間部分采用的施工方法

在掌子面距離三岔口最近30 m、最遠(yuǎn)60 m時，開始進(jìn)行左、右線主、副井之間正洞貫通的開挖。進(jìn)行貫通施工時，左、右線均從主井側(cè)向副井側(cè)貫通施工。對主、副井之間的部分采用爆破開挖方式，每循環(huán)爆破開挖完成后及時進(jìn)行圍巖支護(hù)的施工。

4 結(jié) 語

平交段開挖是地下工程開挖的難點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，圍巖應(yīng)力集中程度高，施工安全隱患突出。本工程采取科學(xué)合理的開挖方法，及時跟進(jìn)并加強(qiáng)支護(hù)，施工質(zhì)量可控，確保了施工安全和進(jìn)度，值得類似工程借鑒。