復雜環(huán)境下大斷面橫通道進洞施工技術(shù)

許明軍

(中鐵十二局集團第七工程有限公司，湖南長沙410004)

1 工程概況

中心醫(yī)院站～淮塔東路站區(qū)間(簡稱中淮區(qū)間)起止里程為右K10+431.587～K11+354.059，區(qū)間全長約922 m，在聯(lián)絡(luò)線與正線分離處里程右K11+013.262設(shè)置一座臨時施工豎井和橫通道，承擔礦山法施工任務。本區(qū)間含聯(lián)絡(luò)線一處，連接2號線和3號線，聯(lián)絡(luò)線由2號線左線衍射至3號線淮塔東路站，聯(lián)絡(luò)線單洞單線部分長約456.9 m，與2號線左線接岔段變斷面隧道長約99.8 m，其中橫通道進洞位置單洞雙線變斷面隧道尺寸為11.7 m×15.6 m，采用CD法施工。隧道地層自上而下可分別為雜填土、黏土、中風化灰?guī)r，大斷面隧道洞身全部位于中風化灰?guī)r地層，洞頂埋深約22.6 m，巖溶較為發(fā)育。豎井及區(qū)間線路平面位置詳見圖1。

圖1 豎井及區(qū)間線路平面位置

2 進洞施工難點及順序

2.1 進洞施工難點分析

根據(jù)工程總體施工安排與工程進展，大斷面隧道進洞施工時，橫通道承擔的其它4個隧道進洞施工已完成，并正在進行隧道開挖及初期支護施工。施工期間交叉影響大，安全風險高，施工難度大，不僅要減少對其它隧道的施工干擾，還要保證隧道及橫通道支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和施工安全是控制的重難點，具體體現(xiàn)為以下幾方面：

(1)大斷面隧道進洞時對洞門及橫通道支護結(jié)構(gòu)安全的控制。隧道洞徑大，進洞施工本身存在較大安全風險；橫通道承擔的其它4個隧道洞門已經(jīng)施工，大斷面進洞施工時需拆除大斷面范圍內(nèi)橫通道臨時支撐進行換撐，換撐后橫通道直拱墻約12 m×11.7 m范圍無臨時支撐，橫通道結(jié)構(gòu)受力二次轉(zhuǎn)換存在較大安全風險。

(2)大斷面隧道進洞施工時如何減少施工干擾，確保其它隧道工作面能正常施工。大斷面緊鄰豎井，進洞施工各工序作業(yè)，渣土堆放占用橫通道，直接影響其它隧道材料、渣土運輸?shù)茸鳂I(yè)和人員安全，以及洞門爆破飛石對橫通道風、水、電等管線造成損壞等影響。

(3)大斷面隧道洞高約11.7 m，解決施工作業(yè)平臺、人員施工安全、爆破出渣等問題是施工控制的難點。

2.2 進洞施工順序

大斷面隧道從橫通道進洞通過搭設(shè)安全通道棚架和移動作業(yè)平臺組織施工，對風、水、電等管線進行改移和保護，對橫通道換撐和洞門加固方案進行優(yōu)化，減少進洞施工干擾，確保進洞施工安全。施工順序安排見圖2。

圖2 進洞施工流程

3 主要施工技術(shù)

3.1 安全通道棚架技術(shù)

為減少施工干擾，采用安全通道棚架技術(shù)，既能有效防止橫通道上方大斷面隧道作業(yè)時高處墜落給下方行人、車輛帶來安全風險，又能為大斷面隧道施工作業(yè)營造安全的施工環(huán)境。

棚架尺寸為18 m×4 m，棚架立柱、主縱梁均采用Ⅰ45a工字鋼，棚架高3.5 m。主縱梁上方橫向焊接Ⅰ25a工字鋼橫撐，間距1.5 m，橫撐上方鋪設(shè)活動式鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片尺寸1 m×3.5 m，網(wǎng)片邊框采用φ42 mm焊管，網(wǎng)格采用φ8 mm鋼筋、間距100 mm×100 mm焊接，網(wǎng)片上方鋪設(shè)15 mm厚木模板。棚架立柱、主縱梁及橫撐之間焊接牢固，確保棚架整體穩(wěn)定性。

大斷面爆破及出渣施工時，移開鋪設(shè)的網(wǎng)片和木模板，渣土直接掉落至橫通道路面，然后采用挖掘機快速轉(zhuǎn)運渣土，恢復橫通道通行。大斷面隧道打眼、裝藥、格柵鋼架安裝、錨桿及噴射混凝土施工時，網(wǎng)片和木模板復原，提供作業(yè)平臺，減少交叉施工干擾，確保施工安全。大斷面隧道與棚架剖面位置詳見圖3。

圖3 大斷面隧道與安全通道棚剖面位置

3.2 移動作業(yè)平臺技術(shù)

棚架頂面距大斷面隧道拱頂約6 m，為解決棚架上方大斷面隧道作業(yè)平臺困難，在棚架上方制作移動作業(yè)平臺，滿足作業(yè)需求和保證人員安全，并同時解決了爆破飛石損壞平臺的難點。

移動作業(yè)平臺尺寸采用Ⅰ18工字鋼、φ80 mm鋼管、∠110×70×10角鋼及φ8 mm鋼筋網(wǎng)制作，底部設(shè)置4個軸承滑輪，并在棚架橫撐上方縱向焊接兩條Ⅰ18工字鋼軌槽作為移動作業(yè)平臺軌道。平臺分上下兩層，層高滿足隧道臺階高度要求，每層平臺周圍安裝防護欄桿。平臺框架、鋼筋網(wǎng)片及滑輪等焊接牢固，風槍作業(yè)施工時可增設(shè)臨時斜撐，確保作業(yè)平臺整體穩(wěn)定性。隧道爆破施工時，移動平臺，防止爆破飛石損壞平臺；打眼、裝藥、格柵鋼架安裝、錨桿及噴射混凝土施工時，將平臺推至作業(yè)面位置，滿足施工要求。移動作業(yè)平臺與隧道斷面位置關(guān)系見圖4。

圖4 移動作業(yè)平臺與斷面位置關(guān)系剖面

3.3 加固環(huán)梁、小導管施工技術(shù)

大斷面隧道進洞采用格柵鎖口小導管、加固環(huán)梁及超前小導管超前支護的技術(shù)措施，以保證隧道洞門結(jié)構(gòu)安全。

格柵鎖口小導管：橫通道格柵鋼架安裝時，在大斷面隧道加固環(huán)梁輪廓外緣與橫通道格柵鋼架相交位置斜向45°發(fā)散打設(shè)3.5 m長φ42 mm鋼花管，開洞范圍為每榀橫通道格柵鋼架的斷口處設(shè)置2根，每榀橫通道格柵鋼架設(shè)置4根，鋼花管與格柵鋼架焊接牢固并進行水泥注漿。

加固環(huán)梁及超前小導管：根據(jù)加固環(huán)梁尺寸300 mm×300 mm測量放樣輪廓線，用風鎬將加固環(huán)梁區(qū)域混凝土分層破除，露出格柵后采用氣割慢慢將其割除，割除后及時安裝加固環(huán)梁鋼筋，拱部120°打設(shè)3.5 m長φ42 mm超前小導管，間距0.3 m，并將加固環(huán)梁鋼筋與斷口處格柵鋼筋及超前小導管焊接牢固，小導管進行水泥注漿，然后模筑混凝土，待達到設(shè)計強度后，進行鑿除洞門施工。加固環(huán)梁及小導管示意圖見圖5。

圖5 加固環(huán)梁及小導管

3.4 換撐及加固小導管施工

加固環(huán)梁施工完成后在加固環(huán)梁位置設(shè)置換撐，換撐安裝在橫通道格柵鋼架與加固環(huán)梁搭接位置，間距同橫通道格柵鋼架間距。換撐后大斷面隧道對面橫通道直拱墻12 m高區(qū)域無臨時支撐，水平間距同橫通道格柵鋼架間距，豎向間距2 m設(shè)置4.5 m長φ42 mm小導管并進行水泥注漿加固。進洞施工時，根據(jù)進洞順序分步拆除洞門范圍內(nèi)臨時支撐，臨時支撐拆除時采取隔一拆一，并進行監(jiān)測，數(shù)據(jù)正常則拆除剩余部分，數(shù)據(jù)異常，應停止臨時支撐拆除，并進行回撐和商討處理措施，以保證橫通道支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

3.5 大斷面隧道進洞施工

大斷面隧道采用CD法施工，開挖及初期支護分8步組織施工，開挖支護施工順序為左①→左②→左③→左④→右①→右②→右③→右④，上下臺階開挖工作面相距保持約3～4 m，同一層左右開挖工作面相距不大于15 m。分步斷面詳見圖6。

圖6 CD法開挖支護分步斷面

進洞時棚架以上隧道爆破渣土(如圖7陰影區(qū)域)受臺階高度和棚架影響采用人工趴渣，剩余洞內(nèi)渣土采用挖掘機趴渣，三輪汽車水平運至豎井龍門吊渣斗內(nèi)，龍門吊垂直運輸至渣土倉。

圖7 進洞趴渣區(qū)域

4 結(jié)束語

通過將安全通道棚架、移動作業(yè)平臺等施工技術(shù)合理運用在復雜環(huán)境下大斷面橫通道隧道進洞施工中，減少了施工干擾，保證了施工安全，加快了施工進度，實現(xiàn)預期目的，可為今后類似工程的施工提供參考。