大斷面橫豎洞室群施工技術探討

張 玉 強

(中鐵隧道集團二處有限公司，河北 三河 065201)

0 引言

隨著社會經濟的快速發展，基礎設施的建立已成為當前發展的重任，城市作為經濟文化中心地帶，匯聚了先進的技術科技，人口密集，工程設施齊全，但地上、地面、地下各專業及工程施工干擾大，交叉多，地質條件復雜，施工限制多，因而，如何在確保安全的情況下，因地制宜，采取針對性的應對措施，完成工程建設任務，已成為當前研究的熱點。

本文通過對因場地限制而形成的鳳西路車站2號風井及風道與施工斜井交叉處大斷面橫豎洞室群施工技術進行總結，對過程控制措施進行闡述，旨在為交叉洞室群施工提供參考，以實現技術交流及工程創優。

1 工程概況

1.1 工程簡介及現狀

重慶軌道交通五號線一期工程鳳西路站，位于成渝高速公路的正下方，大體上呈東西走向；車站總長219.8 m，采用暗挖單拱雙層結構，設四個出入口、兩組風亭及施工斜井一座，其中2號風道除主風道外，又分為2號新風道及2號活塞風道，呈T型狀，在T型端位置并排布設四口豎井，在2號新風道左側設無障礙電梯井一座，共計五口井；車站北側為內環高速路，車站南側為房建施工場地，場地限制多，故此施工斜井在橫向上穿2號活塞風道及2號新風道，豎向與五口豎井全部交叉通過，鳳西路站平面布置圖詳見圖1。

2號主風道在車站施工期間即開始施工，除接口14 m范圍風道開挖支護未施工外，其余部位結構全部完成。

1.2 水文地質條件

2號風道走向173°，洞跨16.0 m，洞高約13.0 m(兩層)，隧道埋深17.0 m～18.0 m。表層由厚9.8 m～14.6 m的土層覆蓋，其下為砂質泥巖與砂巖互層。中風化圍巖厚3.3 m～8.8 m，為洞跨的0.2倍～0.6倍。圍巖裂隙發育，呈塊狀結構，地下水發育，圍巖級別為Ⅴ級。洞頂中等風化巖層厚度小于2.5Hq=18.90 m，為淺埋隧道，成洞條件差。隧道洞頂中風化巖層最小僅約為3.3 m，開挖過程中圍巖極易坍塌至地表，受地表影響極大。

本風道出口設置一排風亭，風亭開挖后將在83°，173°，263°,353° 4個坡向上形成邊墻，長約5.7 m，寬約4.5 m，上部土層厚度約13.6 m～15.3 m，豎井深約18.2 m，井壁巖體主要為砂質泥巖夾薄層砂巖。土質邊坡較高，土體內部可能產生圓弧滑動或失穩，風道井身段圍巖均為中等風化砂質泥巖夾薄層砂巖，圍巖級別為Ⅴ級。

1.3 開挖斷面及支護參數簡介

風道采用馬蹄形結構，主風道開挖斷面寬14.96 m×高15.74 m，開挖輪廓面積215.77 m2，雙層結構；活塞風道開挖斷面寬11.96 m×高14.24 m，開挖輪廓面積155.25 m2，雙層結構；新風道開挖斷面寬6.68 m×高7.14 m，開挖輪廓面積43.47 m2；最大豎井開挖斷面8.1 m×5.8 m。

主風道及最大豎井支護參數見表1。

表1 主風道及最大豎井支護參數表

1.4 風險描述

本風井及風道洞室群與施工通道在橫豎向相交，風井所處位置以土質圍巖為主，整個施工區域位于回填土區，地下水豐富，在風道上方豎井密布，井壁最小距離3 m，開挖過程中極易形成坍塌及井壁失穩。風井及風道與施工通道立面關系圖詳見圖2。

2 施工工藝

2.1 總體思路

由于風道及風井與施工斜井相交，風道及風井施工需先截斷施工斜井，對施工斜井進行臨時加固，利用斜井拉槽開挖進入風道上斷面開挖作業，材料及渣土運輸通過車站及豎井運輸，先施工活塞風道，完成活塞風道襯砌后，再開挖支護主風道及豎井。

2.2 工藝流程

總體施工工藝流程詳見圖3。

3 施工組織

3.1 施工斜井加固

1)在豎井與施工斜井、風道與施工斜井相交的影響范圍內，設置雙排臨時Ⅰ22a橫撐，第一排設在起拱線位置，第二排設置在拱腳風道開挖影響區外，臨時橫撐設置間距同斜井支護拱架間距，先鑿除施工斜井噴射混凝土，將橫撐與斜井初支拱架焊接固定；

2)在設置第二排橫撐的施工斜井初支拱架拱腳部位增設兩根φ42，L=4.5 m長鎖腳錨管。

影響范圍內施工斜井加固示意圖見圖4。

3.2 豎井開挖支護

1)豎向安裝支護豎井在施工斜井內的支護拱架，完成臨空部位支護，并對豎井臨空范圍回填渣土；

2)自上而下依次完成豎井開挖支護直至施工通道底板位置；

3)為防止活塞風道上方兩口活塞風井及疏散樓梯間與新風井間因井壁過薄變形，每榀豎井支護拱架間增設兩根φ25對拉錨桿，@1.0 m設置；

4)在疏散樓梯間與施工斜井相交位置前后各架立3榀豎向Ⅰ18護拱，@0.5 m布置，以增強疏散通道及疏散樓梯間與施工斜井相交部位豎向支撐。

豎井加固示意圖見圖5。

3.3 斜井底板拉槽開挖支護活塞風道

1)從新風道端頭位置施工斜井底板位置開始拉槽進入主風道中板頂，完成活塞風道上斷面開挖支護，渣土通過拉槽運至施工斜井內用于斜井回填。

2)自活塞風道端頭位置拉槽反向開挖完成活塞風道下斷面開挖支護；活塞風道開挖按照8步CRD法施工，其中上下斷面各兩層，風道施工工序圖如圖6所示。

3)活塞風道正上方為施工斜井，活塞風道施工會增加該部位空間尺寸，為防止施工斜井在活塞風道施工時下坐，活塞風道施工時在拱部施工斜井支護拱架拱腳部位左右側各增設2根T51自進式錨桿，L=6 m，縱向間距同活塞風道拱架間距，以對拱腳部位補強加固，活塞風道與施工斜井加固橫向剖面如圖7所示。

3.4 活塞風道及活塞風井襯砌施工

1)活塞風道初支完成后，立即澆筑底板混凝土，搭設支架體系，采用型鋼+鋼模的組合方式澆筑側墻及中板混凝土；

2)混凝土澆筑過程中臨時支撐不拆除，在中板位置人工鑿開臨時支護與中板接口部位噴射混凝土，安裝中板鋼筋，將臨時支撐型鋼一起澆筑在中板內；

3)待側墻及中板混凝土澆筑結束后，在中板上搭設支架，澆筑風道拱部混凝土，活塞風井與活塞風道接口范圍內1 m混凝土隨拱部一起澆筑，盡早完成接口封閉。

3.5 新風道及主風道施工

1)活塞風道開挖結束后，及時開挖支護主風道，主風道采用CRD法施工；

2)主風道同活塞風道采用8步施工，中板上渣土通過施工斜井運輸，中板以下渣土通過風道自車站內運出；

3)在中板下開挖支護前，對新風道進行局部處理，完成初期支護；

4)由于主風道上方有豎井且與支風道相接，接口部位受力復雜，開挖臨空面大，該部位臨時支撐全部掛網滿噴混凝土，且與豎井相接部位主體拱架不切除，全部滿噴支護，待后期襯砌完成后再拆除；

5)主風道開挖支護結束后澆筑底板混凝土，分塊澆筑中板及側墻混凝土，先澆筑靠近新風道側中板及側墻混凝土，該部位混凝土同新風道底板混凝土一同澆筑；

6)待混凝土強度滿足要求后，拆除臨時中隔壁，中隔壁拆除物通過靠未澆筑中板側運出；

7)澆筑新風道襯砌混凝土；

8)澆筑主風道剩余部位混凝土及豎井混凝土。

4 結論與體會

1)大斷面橫豎洞室群在施工前需進行詳細的施工過程模擬分析，對可能出現的風險進行預判及風險防御，通過組合式加強措施，合理化布置施工工序，可有效降低施工過程風險，在同等條件下的施工環境中可借鑒。

2)該洞室群在實施過程中，采取了增設臨時支撐、鎖腳錨管、自進式錨桿、延緩支撐拆除時間等措施對豎井與風道接口、施工斜井與風道接口、風道內部空間進行加強，并加密監控量測頻率，采取減震爆破等方式降低施工過程擾動。

3)施工過程中可根據實施情況結合監控量測數據優化施工工序，該洞室群體在2號活塞風道開挖結束后，立即澆筑了活塞風道中板及側墻混凝土，同時同步實施主風道開挖支護，并分左右幅澆筑了主風道側墻及中板，在右幅(靠新風道)中板澆筑后，對主風道臨時支撐實施拆除，拆除物通過左幅風道底板運出，有效降低了后期臨時支撐拆除風險。

4)該洞室群施工過程中需做到工序銜接連貫，在施工各項加強措施后，及時完成開挖支護作業，封閉主風道左右側的活塞風道及新風道，減少洞內空間裸露時間。

5)由于該洞室群所處位置地質條件差，圍巖孔隙水及裂隙水發育，受降雨影響，施工過程中豎井內出現大量水幕，通過在井壁進行底壓注漿及地面設置降水井可減弱部分滲水，如何采取有效措施降低施工期間地下水影響是本工程的研究改進方向。