地鐵隧道渡線段大斷面連續開挖施工技術

趙斌，馬龍

（1.北京市軌道交通建設管理有限公司，北京100068；2.中鐵七局集團有限公司，鄭州450009）

1 引言

城市地鐵建設中，由于受制于周邊建筑物密集、交通運輸繁忙、地下管線密集及征地拆遷影響，一條線路分段開通的情況并不少見。為保障不同線路相互調車，相同線路車輛折返等情況影響，渡線段的設置越來越多。渡線段為了更有效地利用地下空間，結合線路、車輛和設備限界等要求，一般設置為不同的幾個大斷面。如何保證大斷面的施工安全質量是工程建設的重點和難點。一般大斷面的長度較短，導洞開挖需要錯開相應步距，避免引起“群洞效應”，往往施工工期較長，施工周期長又會加大地面沉降[1]。因此，為確保初支施工階段結構、地下管線安全穩定，本項目探討在不同斷面交界處設置初支結構過渡段，使導洞保持連續開挖，同時優化施工參數，細化安全質量措施，收到了良好的效果。

2 工程概況

北京地鐵19號線一期工程牡丹園站～終點區間，承擔站后折返、站后停車以及車輛檢修功能，并預留遠期延伸條件，區間全長758.2m，采用礦山法施工。渡線段中大斷面長度為37.64m，為單跨復合式襯砌拱形結構，分為3種斷面，斷面尺寸（長×高）分別為，A斷面10.6m×9.2m，長度為14.07m；B斷面12.8m×10.25m，長度為12.75m；C斷面14.2m×10.85m，長度為9.82m；結構覆土分別為17.1m～18.2m。其中A斷面分為4個導洞，采用CRD工法施工；B斷面分為6個導洞，采用雙側壁導坑工法施工；C斷面分為8個導洞，采用雙側壁導坑工法施工。渡線段主要位于粉質黏土④層、粉細砂⑥3層和卵石⑦層，不受地下水影響。

3 技術特性

結合本工程的特點及地質情況，通過在不同斷面處將錯開距離較小的中隔壁漸變、過渡連接在一起，使得不同斷面的導洞初支結構連接，達到連續施工的目的，縮短了施工工期，減少了掌子面暴露時間，將施工風險降低，提高了施工效率。

通過對相鄰隧道間和最大斷面拱部深孔預注漿加固技術，結合對監測數據的分析比對，實現大斷面施工過程中結構上方道路交通及地下管線安全運營。

4 施工工藝

4.1 施工流程

區間渡線段不同斷面位置關系及斷面示意圖如圖1所示，不同斷面各導洞施工順序如圖2所示。

圖1渡線段不同斷面位置關系及斷面示意圖

圖2不同斷面各導洞施工順序示意圖

區間渡線段的大斷面施工，結合不同斷面尺寸和1號、2號導洞相鄰中隔壁外擴尺寸，制定最優的導洞開挖順序，首先大斷面開挖順序由尺寸大的斷面至尺寸小的斷面，即C-B-A斷面順序施工。每個斷面根據不同工法制定導洞施工順序，結合3個斷面1號、2號導洞中隔壁外擴尺寸，C-B斷面交界處，1號導洞中隔壁下方外擴0.3m，上方拱部外擴0.8m；2號洞中隔壁整體外擴0.3m。B-A斷面交界處，1號導洞中隔壁下方外擴0.7m，上方拱部外擴0.75m；2號洞中隔壁整體外擴0.7m。結合中隔壁外擴數據，現將3個斷面的1號、2號導洞依次開挖完成，在不同斷面處將中隔壁漸變、過渡連接在一起，使得不同斷面的導洞初支結構連接形成整體，各斷面的1號、2號導洞可以持續開挖至車站，然后封端。不同斷面1號、2號導洞過渡連接如圖3所示。

圖3不同斷面1號、2號導洞過渡連接示意圖（括號內為下層導洞）

4.2 施工步序

4.2.1 馬頭門型鋼加固

馬頭門破除施工前先對左線隧道大斷面沿著外廓線、中隔壁及橫通道臨時仰拱位置進行導洞馬頭門進行加固，采用I 22a工字鋼與橫通道臨時仰拱及側壁連接成整體，噴射C25混凝土形成門型鋼架整體共同受力，減小馬頭門破除施工過程中對初支結構的擾動，從而控制沉降。

4.2.2 導洞施工

各斷面導洞開挖按照上述施工順序，先施工兩側的上層導洞，在對應施工下層導洞，上下層掌子面錯開6m步距，同層導洞掌子面相互錯開6m步距，各導洞采用環形預留核心土臺階法開挖，施工過程中，嚴格遵循淺埋暗挖法的“十八字”方針。

5 深孔注漿預加固土體

在C斷面施工前，鑒于其斷面尺寸較大，且左線隧道后期施工，在開挖前對C斷面拱部及與左線隧道間土體進行深孔注漿預加固地層，用較高的壓力將地層中細小空隙劈開，漿液在劈縫中擴散、填充及固結，以達到穩固土體的預期目的，在導洞施工期間，減小施工對地層擾動。C斷面長度為9.82m，因此，深孔注漿只需要一個循環即可，所以直接在橫通道側壁標注孔位，按照要求進行深孔注漿。

深孔預注漿施工操作要點包括：

1）根據深孔注漿試驗段效果分析、總結，C斷面深孔注漿加固范圍為下層導洞起拱線以下1m，初支結構外輪廓線以外1.5m，內輪廓線以內0.5m，注漿加固長度為10m，鉆孔孔徑φ50mm，孔眼布設間距為0.8～1.0m。

2）注漿參數：漿液采用水泥-水玻璃，其配比為1∶1（體積比）；預注漿壓力控制在0.5～1.0MPa范圍內，根據施工操作熟練程度凝膠時間控制在1～2min；緩凝劑的摻量根據所需凝膠時間而定，一般為水泥用量的2%～3%；注漿采用的水玻璃，濃度為37Be′，水泥為P·O42.5。

3）深孔注漿施工：注漿采用雙重管后退式分段注漿工藝，分段長度約為0.5m，鉆一孔注一孔；根據注漿壓力不同，施工中漿液擴散半徑為0.6～0.3m；臨近橫通道側壁時，采用低壓多次注漿，注漿過程中必須嚴格控制注漿壓力和注漿量，防止壓力過大使橫通道側壁開裂。注漿結束的標準采用注漿壓力及管內單位時間流量雙控，孔口壓力達到設計終壓并維持10～20min，而且單位時間進漿量很少；注漿結束后，應及時清洗注漿設備，以保證設備完好，管路暢通。

4）深孔注漿驗收：深孔注漿加固后的土體應有良好的均勻性和自立性,掌子面不得有滲水，加固后土體無側限抗壓強度0.5～0.8MPa。

6 安全保證措施

安全保證措施包括：（1）認真貫徹“安全第一，預防為主，綜合治理”的方針，嚴格執行安全生產責任制，明確各級人員的職責，履行項目部領導班子帶班制度，抓好作業面施工安全；（2）施工現場必須建立、健全動火審批制度，各作業面必須配備滅火器材，發現火險隱患，必須立即消除，禁止“帶病”作業；（3）施工現場的臨時用電嚴格按照JGJ 46—2005《施工現場臨時用電安全技術規范》的有關規范規定執行，定期對現場臨電進行檢查，及時排除安全隱患；（4）詳細調查結構周邊建構筑物和管線情況，加強地面和洞內巡視，做好地質超前探測，監控量測數據分析比對，做到信息化施工；（5）各導洞施工前，做好地質超前探測，發現水囊或不良地層及時進行處理；（6）施工現場和作業面必須配備足夠的應急物資，定期檢查，禁止挪用；（7）與各產權單位建立應急聯動機制，如出現管線滲漏、斷裂等事故，及時啟動應急預案。

7 質量保證措施

質量保證措施包括：（1）施工過程中嚴格遵循淺埋暗挖法“十八字”方針，按照設計要求進行施工；（2）各斷面導洞開挖采用環形預留核心土臺階法，在卵石層或砂層開挖過程中，對意外出現的超挖或塌方應采用噴混凝土回填密實，并及時進行初支背后回填注漿；（3）初支背后注漿：第一次距工作面3～5m，進行一次低壓注漿，以漿液從工作面流出為止，第二次距工作面8～10m，進行帶壓注漿，注漿壓力控制在0.3～0.5MPa范圍內；（4）深孔注漿根據地層合理布設孔位，控制漿液配比及壓力，嚴格控制注漿壓力和注漿量，防止注漿過程中橫通道的初支結構開裂；（5）大斷面各導洞施工嚴格按照順序和各導洞間錯開的步距進行施工，避免發生群洞效應；（6）加強格柵各節點及連接筋的連接質量，尤其是大斷面后期施工的導洞，由于施工誤差格柵連接處存在縫隙，因此，在節點處采用同格柵主筋型號的鋼筋幫焊，同時將連接板間的縫隙采用鋼筋塞焊；（7）不同斷面的1號、2號洞中隔壁外擴過渡部分的格柵加工必須控制好每榀格柵的加工精度和節點板的位置，便于后期導洞開挖連接；（8）深孔注漿完成后，在施工過程中如果發現注漿盲區或效果不理想，及時打設超前小導管補充注漿；（9）每個斷面上層最后一個導洞施工完成后，對初支結構拱部再次進行初支背后回填注漿，并結合監測數據多次補漿。

8 監控量測

通過區間渡線段初支階段采取的施工輔助措施及監測數據分析，在橫通道破除馬頭門開挖C斷面的導洞施工期間，由于斷面較大，施工的導洞較多，多次破除橫通道側壁，對結構上方土體擾動較大，沉降量較大。隨著暗挖施工措施不斷加強及現場嚴格控制，沉降值趨于平穩，地表最大沉降量為42.85mm，拱頂下沉最大沉降量為13.47mm，凈空收斂變形最大為8.72mm，該部位在施工過程中，整體風險整體處于安全可控狀態。

9 結語

在地鐵區間隧道渡線段大斷面施工過程中，要注重研究力學轉換中結構處理措施，最大限度地控制沉降。本文通過在不同斷面處將中隔壁漸變、過渡連接在一起，使得不同斷面的導洞初支結構連接，達到連續施工的目的，既縮短了施工工期，又減少了掌子面暴露時間，降低了施工風險，保證了結構安全。具有借鑒和推廣價值。