地鐵出入場線斜井進(jìn)正線礦山法隧道施工技術(shù)

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(福州市地鐵建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站 福建福州 350025)

1 工程概況

福州市軌道交通六號線出蘆岐站后，先沿東南方向延伸，后轉(zhuǎn)向西南方向，進(jìn)入樟嵐停車場出入場線。樟嵐停車場出入場線地處福州市倉山區(qū)城門鎮(zhèn)樟嵐村，位于福泉連接線南側(cè)，線路平面最小曲線半徑250m。出入場線全長1250.443m，其中礦山法段全長1062.445m。出入場線原設(shè)計2個豎井和1個洞門，原1#豎井為盾構(gòu)井，位于蘆岐站大里程，與蘆岐站～梁厝站區(qū)間共用，尺寸為17.9m×48.8m，基坑深23.28m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)上部采用1000mm厚吊腳墻；2#豎井位于出入場線中部，采用礦山法施工；3#洞門位于樟嵐停車場端，采用明挖法施工，如圖1所示。

圖1 出入線及豎井平面布置圖

2 進(jìn)正線方案比選

樟嵐停車場出入場線原設(shè)計由豎井進(jìn)入正線隧道施工，但由于原1#豎井位于主線不屬于該施工區(qū)段內(nèi)，施工完成時間不受控制，無法保證工程正常施工的時間節(jié)點，另考慮到3#洞門位于居民區(qū)受拆遷進(jìn)度制約也不具備進(jìn)正線隧道施工的條件，因此，2#豎井成為工程的關(guān)鍵。通過對周邊環(huán)境的調(diào)查，并綜合考慮洞口場地規(guī)劃、進(jìn)隧道出碴效率、交叉施工、施工安全、項目工期等因素，經(jīng)設(shè)計優(yōu)化、方案比選，認(rèn)為斜井相比豎井施工條件更好，施工既便利，掘進(jìn)快，能快速到達(dá)正線施工，縮短工期，又能有效減少交叉施工影響，保證運(yùn)輸通暢，提高出渣效率，最終決定進(jìn)行設(shè)計方案變更，取消豎井改為斜井，如圖2～圖3所示。

圖2 設(shè)計豎井平面布置圖

圖3 變更后斜井平面布置圖

3 總體施工順序及方法

以斜井為主要施工通道。斜井馬頭門、出場線和入場線均采用微臺階法施工，其中在施工馬頭門時將出場線和入場線鎖口施工同步完成。斜井進(jìn)正線共開設(shè)4個工作面，當(dāng)斜井施工至井底后，先開挖1#、3#工作面，即出場線大里程方向和入出線小里程方向兩個工作面，待兩個工作面各自開挖大于20m后，再進(jìn)行相鄰2#、4#工作面開挖，相鄰工作面錯位推進(jìn)，錯位距離不小于20m。隧道施工按機(jī)械配套施工進(jìn)行組織實施，鉆爆法開挖，裝載機(jī)裝碴，自卸汽車出渣，如圖4所示。

圖4 斜井進(jìn)正線施工順序平面布置圖

4 馬頭門施工

馬頭門原設(shè)計斷面尺寸為7m×8.9m，考慮到與正線交叉、夾角且為出碴錯車主要通道，將馬頭門斷面尺寸變更為9m×8.9m。施工工法采用微臺階施工，臺階長度控制在5m～7m，上臺階出碴采用挖機(jī)扒碴，下臺階采用50裝載機(jī)配合8m3自卸汽車出碴[1]，斜井施工進(jìn)入馬頭門后先上坡開挖至隧道中線，再反挖ⅢA、ⅢB斷面交界處并進(jìn)行支護(hù)，剩余橫通道采用臺階法開挖至設(shè)計終點，同步對正線4個洞口進(jìn)行鎖口支護(hù)，待端頭墻加固完成后再開始正線開挖，如圖5所示。

圖5 馬頭門施工順序圖

4.1 ⅢA、ⅢB斷面交界處端頭墻

(1)由于ⅢB斷面凈空比ⅢA斷面高2.4m，斜井施工至里程K0+135.39位置起坡，按30°角上坡施工至斜井ⅢB型隧道拱頂(如圖5位置①所示)，里程K0+135～K0+140支護(hù)施工與原初期支護(hù)相同，里程K0+140～145采用初噴+鋼筋網(wǎng)+矩形工字鋼拱架臨時支護(hù)，初噴厚度40mm，Ⅰ16型鋼拱架縱向間距1m，鋼筋網(wǎng)格尺寸200mm×200mm。

(2)反向開挖挑頂施工如圖5位置②所示，以1為工作平臺反向挑頂開挖，反向逐架支護(hù)，里程K0+140～144位置Ⅰ16拱架間距為1m。施工至ⅢA、ⅢB斷面交界端頭墻位置，完成20cm厚C25錨網(wǎng)噴混凝土支護(hù)，網(wǎng)片采用φ8鋼筋制作，網(wǎng)格尺寸200mm×200mm，錨桿按梅花型布置，錨桿直徑為φ22，間距1.0m×1.0m，豎向入射角α=15°，長度L=2.5m，如圖6所示。

圖6 ⅢA、ⅢB斷面交界處端頭墻

4.2 橫通道施工

挑頂施工完成，橫通道以臺階法施工推進(jìn)，在出場線邊墻交界位置里程K0+143.5～145及K0+151.5～153和入場線邊墻交界位置里程K0+156.5～158及K0+164.5～166，立三榀Ⅰ20b型鋼拱架加強(qiáng)支護(hù)，間距0.5m，同時加L=4.5m，長φ42鎖角錨管加固，并采用24cm厚C25錨網(wǎng)噴混凝土進(jìn)行支護(hù)，網(wǎng)片采用φ8鋼筋制作，網(wǎng)格尺寸200mm×200mm，如圖7所示。橫通道其他里程位置施工按ⅢB斷面支護(hù)。

4.3 馬頭門端頭墻施工

馬頭門端頭墻采用20cm厚C25錨網(wǎng)噴混凝土支護(hù)，網(wǎng)片采用φ8鋼筋制作，網(wǎng)格尺寸200mm×200mm，錨桿梅花型布置，錨桿直徑為φ22，間距1.0m×1.0m，豎向入射角α=15°，長度L=2.5m，如圖6所示。

4.4 斜井與正線交叉口加強(qiáng)段施工

由于交叉口圍巖受力復(fù)雜，應(yīng)力較為集中，為應(yīng)盡量減少施工時對周邊圍巖的擾動，需在該段采取加強(qiáng)支護(hù)措施[2]，如圖8所示。

圖8 交叉口剖面圖

(1)對自交叉口邊墻起至斜井1.5m范圍內(nèi)的洞身，采用I20b鋼拱架進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，拱架間距0.5m，鋼拱架間以環(huán)向間距1.0m的φ22縱向鋼筋連接，使其為一個整體結(jié)構(gòu)，其它支護(hù)按正常斷面做法。

(2)在破除出入場線鎖口初支前，在每榀工字鋼端部(沿孔洞周邊)增設(shè)鎖腳錨桿，確保鎖口穩(wěn)定，在出入場線交叉口位置聯(lián)立3榀I20b工字鋼，外加L=4.5m，長φ42鎖角錨管加固。

(3)斜井與出入場線交叉地段設(shè)計為Ⅲ級圍巖，降低一級，按Ⅳ級圍巖支護(hù)類型施工。

5 微臺階法施工

由斜井進(jìn)入正線后先開設(shè)兩個工作面，分別為斜井往出場線大里程方向及斜井往入場線小里程方向，完成后再開設(shè)另外兩個工作面，分別為斜井往出場線小里程方向及斜井往入場線大里程方向。

5.1 工序流程

正線采用微臺階法施工，先開挖上臺階，臺階長度控制在5m～7m，仰拱初支距離掌子面控制在30m～35m，上、下臺階采用同步打眼、同步爆破、同步出碴、同步初支，上臺階碴采用挖機(jī)扒碴至下臺階，下臺階采用40裝載機(jī)配合8m3自卸汽車出碴至指定棄碴場。

5.2 施工循環(huán)時間

具體循環(huán)時間如表1所示。

表1 微臺階施工循環(huán)時間表

6 方案實施對比

目前，該工程已完成斜井與馬頭門施工。通過與其它項目比對，采用斜井比采用豎井更為高效，不僅達(dá)到了加快施工進(jìn)度的目的，極大地節(jié)約了工期，而且技術(shù)可靠、安全有保障。主要原因：一是馬頭門橫通道上臺階開挖支護(hù)施工至正線鎖口處時，可及時將鎖口處的超前支護(hù)以及加強(qiáng)支護(hù)措施施工完成，并同步將正線上臺階掌子面封閉；二是馬頭門、橫通道和正線鎖口交錯施工，既減少了先破除下臺階拱架再進(jìn)行正線鎖口支護(hù)施工的安全風(fēng)險，又加快了超前支護(hù)的時間，馬頭門施工完成后正線即具備了進(jìn)正線施工條件；三是采用斜井，施工條件好，掘進(jìn)快，運(yùn)輸方便，運(yùn)力大，施工效率高。從安全風(fēng)險、工期進(jìn)度方面看斜井優(yōu)勢明顯，具體如表2所示。

表2 豎井與斜井施工優(yōu)缺點對比表

7 結(jié)論

斜井進(jìn)正線礦山法隧道施工技術(shù)在地鐵施工中極為少見，而且交叉口結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，施工難度大，斜井能否順利進(jìn)入正線，是影響施工進(jìn)度的關(guān)鍵[3]。通過地鐵礦山法斜井進(jìn)正線施工技術(shù)工程實踐,對城市地鐵礦山法隧道施工提出如下幾點建議:①交叉口隧道施工中要合理選擇開挖方案,盡可能在保證安全的前提下快速施工；②隧道施工中要及時進(jìn)行爬坡通道的臨時支護(hù),并確保噴射混凝土質(zhì)量，確保施工安全[4]；③交叉口正線鎖口要及早形成封閉的支護(hù)圈體系，確保施工安全。