城市軌道暗挖車站超大斷面洞群施工技術(shù)研究與實施

劉橙

摘 要：隨著城市的發(fā)展，地鐵成為了不可或缺的交通工具，因便捷出行地鐵越來越受市民親睞?，F(xiàn)在的地鐵線路之間換乘往往采用同站換乘方式，然而考慮客流量、通風(fēng)、應(yīng)急疏散能力等因素，暗挖換乘車站一般都設(shè)計為大斷面甚至超大斷面隧道，增加大斷面風(fēng)亭組和超長出入口，因此一個車站內(nèi)部就包含許多洞口，從而形成群洞效應(yīng)。本文結(jié)合重慶軌道交通環(huán)線民安大道車站施工，探討群洞施工過程中一些問題及施工工藝，分享一些經(jīng)驗教訓(xùn)。

關(guān)鍵詞：超大斷面隧道；群洞效應(yīng)；施工工藝

1 技術(shù)分析

民安大道車站開挖斷面面積為675m2，長度為240m，屬于超大斷面隧道。由于車站分別在大、小里程端與2個風(fēng)道、2條區(qū)間隧道接口，形成隧道洞群，隧道兩端接口型式多樣，開挖工作面需多次變換，工法轉(zhuǎn)換頻繁，又因為接口的風(fēng)道及區(qū)間亦屬超大斷面隧道，應(yīng)力變化極為復(fù)雜，施工難度及風(fēng)險極高，是一個結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜的群洞系統(tǒng)工程，在國內(nèi)外軟巖地區(qū)地鐵行業(yè)實屬罕見。因此施工通過方案優(yōu)化分析和仿真模擬研究，為工程施工提供決策依據(jù)，然后結(jié)合施工經(jīng)驗對優(yōu)化后的施工方案進(jìn)行實施，同時利用現(xiàn)場量測及初支預(yù)埋監(jiān)測元件的受力變化分析進(jìn)行信息反饋，做到信息化動態(tài)施工。

本工程主要研究并實踐了以防坍塌保安全為首要目標(biāo)，選取最佳的超前預(yù)支護(hù)方案和合適的工法，同時謀求控制地面沉降，隧道的沉降及收斂，減少施工對周圍居民及建（構(gòu)）筑物的影響，又兼顧工程進(jìn)度的超大斷面群洞施工技術(shù)。

2 工程案例

2.1 項目設(shè)計概況

民安大道車站為環(huán)線和四號線跨線同臺換乘地下三層暗挖島式車站，斷面開挖寬度為25.7m～30.053m，高度為28.051m，埋深42m～45m。

車站范圍內(nèi)環(huán)線左右線呈上下疊落，位于車站北側(cè)；四號線線路左右線呈上下疊落，位于車站南側(cè)，左右線線間距（豎向）為7.2m，環(huán)線與四號線線間距為18.2m。車站施工采用拱蓋洞內(nèi)逆作法施工，大小里程兩端區(qū)間隧道采用鉆爆法施工。

2.2 項目特點

由于車站及區(qū)間隧道的多種功能性要求，所形成的結(jié)構(gòu)罕見復(fù)雜的隧道群決定了本工程的基本特征。

（1）體量大、工期緊、任務(wù)重；本工程土石方開挖總量達(dá)74萬方。

（2）車站巖體為Ⅳ級圍巖，且存在楔形體滑塌風(fēng)險。

（3）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，風(fēng)險極高。風(fēng)道為對開，存在掉拱風(fēng)險；2條區(qū)間隧道間距最小僅為10.8m，風(fēng)道與區(qū)間隧道距離僅為2.1m。群洞之間相互影響大，結(jié)構(gòu)極易失穩(wěn)。

（4）洞群均屬超大斷面。車站開挖面積675m2，風(fēng)道最大開挖面積303.58m2，疊落隧道最大開挖面積達(dá)287.19 m2；大小里程端風(fēng)道開挖面積分別為303.58m2、290.02m2、290.02m2、177.42m2。

（5）涉及工法多，工序轉(zhuǎn)換頻繁，施工組織復(fù)雜。車站上部結(jié)構(gòu)采用拱蓋法，開挖采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，中下部采用洞內(nèi)明挖逆作法，開挖采用分段分層爆破施工；站前接口區(qū)間采用臺階法，渡線段采用九歩序雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，小里程接口風(fēng)道采用八歩序CRD法；站后接口區(qū)間分別采用四步臺階法、八歩序CRD法、十二歩序雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，大里程接口風(fēng)道采用八歩序CRD法。

3 超前支護(hù)及初支加強方案的研究

車站大斷面向風(fēng)道及區(qū)間隧道小斷面過渡時，車站開挖里程及標(biāo)高到達(dá)接口位置即開始風(fēng)道及區(qū)間隧道小斷面分部施工。利用超前支護(hù)加固圍巖，小斷面拱部180°范圍設(shè)置A50×4mm超前小導(dǎo)管，L=8m，環(huán)向間距0.4m，入射角10°，門洞初支設(shè)置300×500mm的加強環(huán)梁，主筋14C25，箍筋A(yù)10@200，沿接口處小斷面拱墻布置。

車站大斷面初支在小斷面開挖輪廓兩側(cè)密排3榀格柵鋼架，接口處設(shè)雙拼I25b加強橫梁，初支完成后在橫梁上下兩側(cè)進(jìn)行背后注漿填實，保證橫梁施工質(zhì)量，開洞一側(cè)支洞頂部鋼架采取縱向連接筋加密措施，使用C22鋼筋，間距0.5m內(nèi)外各一層，加密范圍為小斷面開挖輪廓線外4m，保證風(fēng)道洞口車站初期支護(hù)的完整性、穩(wěn)定性，完成風(fēng)道拱部超前支護(hù)后，分步破除車站側(cè)墻初期支護(hù)，對風(fēng)道接口進(jìn)行施工。

4 施工方案的優(yōu)選與實踐

群洞部位開挖及二襯施工方案選擇以可靠性高、可操作性強、靈活性好以及經(jīng)濟性強等原則進(jìn)行。

（1）車站小里程施工順序：車站上部左右側(cè)導(dǎo)坑開挖至小里程交叉口部位→開挖風(fēng)道接口部位，后拆除核心土→施做車站交叉口拱蓋及風(fēng)道加強段上部二襯→逆作法施工車站及風(fēng)道加強段中下部（分段分層開挖，分三次逆作側(cè)墻二襯，第一次側(cè)墻逆作后架設(shè)鋼管支撐），同時開挖與區(qū)間接口部位→待車站與風(fēng)道交叉口二襯成環(huán)后，施做區(qū)間接口部位二襯。

（2）車站大里程施工順序：車站上部左右側(cè)導(dǎo)坑開挖至大里程交叉口部位→開挖車站兩側(cè)及風(fēng)道加強段中下部，同時開挖區(qū)間隧道接口部位→施做風(fēng)道加強段及區(qū)間接口部位二襯→拆除車站上部核心土，施做拱蓋二襯，再拆除中下部核心土，施做仰拱，達(dá)到交叉口成環(huán)。

（3）大小里程施工方案對比。在大小里程端采用兩種方案進(jìn)行的施工，均符合“安全是前提、質(zhì)量是根本、進(jìn)度是保障”的理念。

5 防水技術(shù)的應(yīng)用與創(chuàng)新

車站主體及附屬結(jié)構(gòu)的防水遵循“以防為主、限量排放、剛?cè)岵?、多道防線、因地制宜、綜合治理”的原則。以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自防水體系為根本，加強鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂、防滲能力，同時以施工縫、變形縫等接縫防水為重點，輔以全包防水層加強防水。車站主體及人行通道、機電設(shè)備集中區(qū)防水等級為一級，風(fēng)道、風(fēng)井等附屬結(jié)構(gòu)防水等級為二級。

6 二次襯砌施工的研究與實施

群洞交叉口部位的斷面型式多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，交叉口二襯施工質(zhì)量把控是整個工程二襯施工的一大難題。為確保二襯施工質(zhì)量達(dá)到創(chuàng)優(yōu)目標(biāo)，選擇最佳的二襯施工方案是前提。

車站拱蓋由于砼延米方量大（60m3/延米），采用定制模板臺車（長6m）澆筑二襯混凝土，側(cè)墻、板采用膠合板拼裝作為模板體系；風(fēng)道及區(qū)間隧道二襯拱部采用組合鋼模，直墻及板采用膠合板拼裝作為模板體系。商品混凝土泵送入模模澆筑。

鑒于單次澆筑混凝土方量較大，有針對性的編制大體積混凝土澆筑方案，以指導(dǎo)現(xiàn)場施工，防止出現(xiàn)冷縫、裂紋等質(zhì)量問題；提前溝通砼運輸供應(yīng)問題，確保砼正常供應(yīng)、連續(xù)澆筑。

7 結(jié)束語

民安大道站及區(qū)間隧道工程結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，僅車站主體隧道及區(qū)間正線隧道囊括13種不同的斷面型式，其中9種為超大斷面型式，斷面交替變化點多達(dá)36處，施工工法涵蓋全斷面法、臺階法、中隔壁法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，施工難度極大。群洞之間開口錯開進(jìn)行，不同工法開挖的工作面保持合理的間距，減少相互擾動，并采取相應(yīng)措施確保圍巖穩(wěn)定。

超大斷面隧道群間的施工轉(zhuǎn)換，開挖采用大斷面進(jìn)小斷面的方式，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，保證施工安全，同時滿足快速推進(jìn)工程進(jìn)度的需求。本工程通過對群洞效應(yīng)的研究，成功地實踐了復(fù)雜條件下超大斷面的群洞施工，為類似超大規(guī)模群洞施工樹立典范。

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