地鐵暗挖隧道單線突變雙線轉(zhuǎn)換施工技術(shù)

李 剛

(中鐵十九局集團軌道交通工程有限公司 北京 101300)

1 工程概況

近年來，隨著我國經(jīng)濟建設的蓬勃發(fā)展，基礎建設的逐步擴大深化，特別是各個城市地鐵線路不斷增加，修建技術(shù)得到了長足進步，地鐵隧道向長、大、深方向發(fā)展，斷面形式復雜多變。 深圳地鐵10 號線1012-2A 標甘坑站至涼帽山站區(qū)間，其中右線大里程方向DK22 ＋657.172，設計為右線正線與出入段線交匯，右線、出入段線兩個小斷面匯總進入大斷面，大小斷面為突變相接，大斷面寬15.99 m，高11.87 m，圍巖級別為Ⅲ～Ⅴ級，采用雙側(cè)壁導洞法施工；右線正線小斷面寬6.5 m，高6 m，圍巖級別為Ⅲ級，采用全斷面法施工，大、小斷面的尺寸相差近2.5 倍，給施工帶來很大難度。 現(xiàn)階段小斷面突變至大斷面初支的開挖施工方法基本為傳統(tǒng)的漸變擴挖式施工，尺寸差異很大的大小斷面，傳統(tǒng)的漸變擴挖式施工難度大，安全風險高，漸變后反掏施工周期長，無法滿足實際工期要求，施工單位經(jīng)過多位專家及技術(shù)骨干的深入討論，決定采用橫通道施工方法完成大、小斷面轉(zhuǎn)換技術(shù)難題[1]， 該技術(shù)在甘涼區(qū)間得到成功應用，安全系數(shù)高，節(jié)約工期，得到業(yè)主、設計院一致好評，為類似工程起到參考借鑒意義。

2 施工方案

小斷面施工完畢，將大斷面按照①、②、③、④、⑤、⑥劃分為6 個導洞(見圖1)，先用臺階法漸變反掏開挖①、②導洞，待②導洞進尺15 m，在大小斷面端頭處分別施作寬6 m 的上、下部橫通道封閉成環(huán)的矩形洞門；然后開始①導洞向⑤、③導洞橫向沿大斷面上初支輪廓漸變式開挖上部橫通道，隨挖隨撐，直至大斷面左邊緣0.5 m 處停止施工；采用臺階法開挖②導洞向⑥、④導洞橫向沿大斷面下初支輪廓漸變式開挖下部橫通道，隨挖隨撐，直至大斷面左邊緣0.5 m 處停止施工，橫通道部位全環(huán)支撐體系采用22 工字鋼，間距0.5 m 布置，上下橫通道立柱垂直對正，用鋼板螺栓連接[2]；最后在橫通道大里程端部施作3 榀拱架，向大斷面各導洞方向采用雙側(cè)壁導洞法開挖大斷面。

圖1 大斷面各導洞劃分

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程(見圖2)

圖2 施工工藝流程

3.2 操作要點

3.2.1 小斷面施工完畢，大斷面施工前準備

小斷面施工完畢，將掌子面封閉；超前地質(zhì)預報探測，檢查洞內(nèi)土體圍巖、溶洞等，為后續(xù)開挖提供安全保證；清理封閉的小斷面掌子面，測量放線，確定施工位置；在小斷面沿隧道環(huán)向1.5 m、水平方向0.8 m梅花形布置注漿孔位。 注漿管為直徑φ42 mm 鋼管，管壁按梅花形布置溢漿孔，注漿壓力1.5 ～2 MPa，水灰比為0.75∶1 ～1∶1，水泥漿與水玻璃的體積比為1∶1 ～1∶0.8，單次注漿深度15 m， 采用后退式方法對圍巖進行注漿加固[3]。 注漿時，將根據(jù)現(xiàn)場實際地質(zhì)情況選擇不同的漿液類型，根據(jù)注漿部位的強度要求，隨時調(diào)整注漿配合比，跳孔施工。

3.2.2 大斷面①、②導洞初支施工

大斷面①、②導洞采用臺階法漸變反掏開挖，一次開挖步距0.5 m(鋼架間距)，上下臺階的步距控制在3 ～5 m，①導洞下臺階與②導洞上臺階的步距控制在5 m。 每開挖完一步土方，將加工好的臨時橫撐、豎撐及永久初支鋼架沿導洞開挖方向安裝，并與圍巖密貼，采用鋼板螺栓連接，封閉成環(huán)，并在兩側(cè)打設鎖腳錨桿，錨桿深度不小于3 m，用鋼筋網(wǎng)及連接筋與臨時橫撐、豎撐及永久初支鋼架縱向焊接，鋼筋網(wǎng)片搭接不小于10 cm，并對支護結(jié)構(gòu)噴射混凝土，應分段、分片、分層進行，由下向上，從無水、少水向有水、多水地段集中，噴嘴與受噴射面應保持垂直，距離應為1.5 m 左右，保護層不小于5 cm[4]。

3.2.3 橫通道洞門施工

待②導洞下臺階進尺達到15 m 后開始施工橫通道洞門，橫通道設置在小斷面進大斷面端頭位置，寬度6 m，見圖3。

圖3 橫通道平面圖

(1)開設上部橫通道①導洞進⑤導洞洞門，在沒割除①導洞臨時豎撐前先施工洞門，首先在靠近①導洞豎撐頂部內(nèi)邊施工3 道 22a 密排工字鋼縱梁作為上部橫通道洞門頂縱梁，上部橫通道洞門頂縱梁與已完成大斷面①導洞環(huán)向拱架跳榀焊接，縱梁兩端安裝 22a 工字鋼洞門立柱，立柱與頂縱梁用鋼板螺栓連接，在①導洞臨時橫撐上安裝底縱梁，采用鋼板焊接連接。

(2)開設下部橫通道②導洞進⑥導洞洞門，安裝下部橫通道洞門立柱，位置與上部橫通道洞門立柱垂直對應，下部橫通道洞門立柱與①導洞臨時橫撐采用鋼板焊接連接，立柱底部與大斷面②導洞仰拱拱架焊接連接，安裝下部橫通道洞門底縱梁，底縱梁與立柱鋼板螺栓連接[5]。 見圖4、圖5。

圖4 上、下部橫通道洞門施工

3.2.4 ①、②導洞臨時豎撐拆除

洞門支護結(jié)構(gòu)完成后，將①、②導洞上下橫通道洞門范圍內(nèi)的臨時豎撐全部拆除。 拆除前，在拆除位置增加監(jiān)控量測點，讀取初始值，后跳榀割除，如監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定可全部拆除臨時豎撐[6-7]。

3.2.5 上、下部橫通道施工

(1)待橫通道范圍內(nèi)臨時豎撐拆除完成后即可進行上下部橫通道的正常開挖，橫通道采用漸變形式施工。 首先開挖上部橫通道，臺階法施工，一次開挖步距為0.5 m(鋼架間距)，上下臺階的步距控制在3 m。 進入⑤導洞后橫通道拱頂高程需高于大斷面初支面以上20 cm，底縱梁低于大斷面臨時橫撐以下20 cm[8]。 橫通道支護采用22 工字鋼，間距0.5 m 布置，縱梁與立柱采用螺栓連接，進洞第一榀拱架架設緊貼①導洞臨時豎撐位置，最后一榀拱架需施工至大斷面左邊緣0.5 m 處停止，橫通道立柱兩側(cè)拱腳施作2 根φ25 鎖腳錨桿，長度3 m，錨桿需和橫通道立柱焊接牢固，橫通道全環(huán)設置單層φ8 鋼筋網(wǎng)片，連接筋φ22 鋼筋間距1 m 布置，噴射25 cm厚混凝土，小里程端頭墻位置施工φ25 中空錨桿，長度4 m，0.5 m×1 m 梅花形布置。 見圖6。

圖5 橫通道洞門 1-1 剖面圖

圖6 上部橫通道拱架設置

(2)上部橫通道施工完成后即可開始施工下部橫通道，下部橫通道縱梁安裝高度需低于大斷面仰拱拱架底部20 cm，上下橫通道立柱、下部橫通道立柱與底部縱梁均采用螺栓連接，下部橫通道支護參數(shù)與上部相同，見圖7。

圖7 橫通道拱架設置

(3)上下部橫通道施工完畢，標志著小斷面成功轉(zhuǎn)換進入大斷面施工。

3.2.6 大斷面洞門及橫通道初支施工

橫通道施工完成后，在大里程方向靠近橫通道立柱處架設3 榀拱架，拱架間距0.5 m，需和①、②導洞已施作拱架在同一里程，此3 榀拱架需設臨時橫撐、豎撐，并與橫通道頂部縱梁利用工字鋼焊接牢固。 使橫通道進大斷面各導洞之前有3 榀已成環(huán)的大斷面拱架。 施工前3 榀大斷面拱架的同時，將橫通道內(nèi)的大斷面初支全部閉合成環(huán)，但不用施工臨時支撐[9]。

3.2.7 拆除橫通道臨時立柱

橫通道內(nèi)的大斷面初支完成后，由于④、⑥導洞進洞時需將橫通道立柱切除，為保證橫通道縱梁安全，在大里程方向進洞位置，橫通道縱梁以下設置兩道橫撐，橫撐兩側(cè)各焊接兩道斜撐，斜撐切割角度需現(xiàn)場量測后再進行切割加工[10-11]。

3.2.8 大斷面初支施工

上述工藝流程全部完成后，按設計要求采用雙側(cè)壁導坑法開挖大斷面，開挖工序與常規(guī)雙側(cè)壁導坑法一致，在此不作贅述。

4 結(jié)束語

由中鐵十九局集團軌道交通工程有限公司施工的深圳地鐵10 號線1012-2A 標甘涼區(qū)間項目，首次應用本技術(shù)，從2018 年11 月著手方案比選和理論研究，于2018 年12 月開始應用，到2019 年1 月施工完成，歷時2 個月，應用效果良好，避免了反掏二次開挖帶來的安全風險，并且減少了換拱、拆除支撐的工作量，橫通道形成后將工作面全部拓展開來，各導洞使用小機械分別開挖，互相不產(chǎn)生干擾影響，有效提升了整體的施工進度，節(jié)約人工成本，對比傳統(tǒng)施工技術(shù)，節(jié)約工期至少一個月[12]。 隨著城市地鐵的不斷發(fā)展，隧道暗挖施工的日益密集，該施工技術(shù)將在以后的施工中得到越來越廣泛的應用。