暗挖車站橫通道馬頭門破除施工技術(shù)

孫 強(qiáng)

（長(zhǎng)春市軌道交通集團(tuán)，吉林 長(zhǎng)春 130000）

0 引言

長(zhǎng)春地鐵5號(hào)線六工區(qū)工農(nóng)大路站為地下雙層三跨島式車站，車站總長(zhǎng)215.4m，站臺(tái)為14m寬，為標(biāo)準(zhǔn)雙層、三跨拱頂直墻結(jié)構(gòu)，采用暗挖一次扣拱法施工。暗挖主體車站總長(zhǎng)215.4m，凈寬21.3m，車站從西向東設(shè)有2‰的上坡，車站覆土為8.7～10.4m，車站底板埋深為24.64～26.4m，車站左端為礦山區(qū)間、右端為盾構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段區(qū)間。該站共設(shè)置2個(gè)風(fēng)道、4個(gè)出入口、1個(gè)安全出入口、1個(gè)消防出入口、1個(gè)人防聯(lián)絡(luò)口。車站主體采用暗挖逆作一次扣拱工法，總建筑面積17232.41m2，共設(shè)置3座豎井。本文以工農(nóng)大路站暗挖豎井橫通道施工為例，對(duì)馬頭門破除懸挑平臺(tái)施工技術(shù)特點(diǎn)、施工工藝以及施工過(guò)程中所取得的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行闡述，為同類工程提供參考。

1 工程概況

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況

工農(nóng)大路站臨時(shí)豎井橫通道平面成馬蹄形，采用上下臺(tái)階預(yù)留核心土施工。第一層橫通道初支內(nèi)凈空尺寸為寬4.500m×高4.165m，橫通道長(zhǎng)33.235m，初期支護(hù)厚度350mm，由C25噴射混凝土+鋼筋網(wǎng)+鋼格柵組成支護(hù)體系，洞口設(shè)500mm×600mm 現(xiàn)澆混凝土加強(qiáng)環(huán)圈梁結(jié)構(gòu)，橫通道共計(jì)5層。橫通道結(jié)構(gòu)斷面見圖1。

圖1 臨時(shí)豎井橫通道結(jié)構(gòu)斷面圖

工農(nóng)大路站1#豎井橫通道平面成馬蹄形，采用CD法上下臺(tái)階預(yù)留核心土施工。第一層橫通道初支內(nèi)凈空尺寸為寬10.66m×高4.50m，橫通道長(zhǎng)34.65m，初期支護(hù)厚度350mm，由C25噴射混凝土+鋼筋網(wǎng)+鋼格柵組成支護(hù)體系，洞口設(shè)500mm×800mm 現(xiàn)澆混凝土加強(qiáng)環(huán)圈梁結(jié)構(gòu)，橫通道共計(jì)5 層，10 個(gè)小導(dǎo)洞。橫通道結(jié)構(gòu)斷面見圖2。

圖2 1#豎井橫通道結(jié)構(gòu)斷面圖

1.2 工程地質(zhì)、水文情況

車站范圍主要地質(zhì)穿越土層為填土層（層厚0.4～5.5m）、粉質(zhì)黏土（層厚1.3～14m）、全風(fēng)化泥巖層、強(qiáng)風(fēng)化泥巖層、中風(fēng)化泥巖層。根據(jù)巖勘資料，該場(chǎng)區(qū)水位埋深在1.8～3.5m，含水層主要為表層的人工填土及粉質(zhì)黏土層。

2 馬頭門破除施工要點(diǎn)

2.1 馬頭門施工順序

馬頭門施工順序：超前小導(dǎo)管打設(shè)→注漿→施工洞門加強(qiáng)環(huán)梁→根據(jù)導(dǎo)洞和臺(tái)階分別破除豎井井壁→土方開挖→掛網(wǎng)、架設(shè)格柵鋼架、噴射混凝土支護(hù)。

2.2 超前小導(dǎo)管打設(shè)及注漿

橫通道馬頭門處結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，為保證此處土體在開挖過(guò)程中保持穩(wěn)定，當(dāng)豎井由上往下開挖至橫通道拱頂時(shí)，隨即打設(shè)橫通道超前小導(dǎo)管，并對(duì)施工馬頭門影響范圍的地層進(jìn)行注漿預(yù)加固；馬頭門超前小導(dǎo)管范圍，沿橫通道拱頂范圍內(nèi)環(huán)向打設(shè)雙排DN32 小導(dǎo)管，t=3.25mm第一排長(zhǎng)度2m，外插角10°～25°，環(huán)向間距均為300mm，管壁每隔100～200mm 交錯(cuò)鉆眼；第二排長(zhǎng)度3m，外插角40～45°，管壁每隔100～200mm交錯(cuò)鉆眼。導(dǎo)管外露（比豎井初期支護(hù)噴射混凝土面）10cm，全長(zhǎng)注漿加固地層，注漿終壓為0.5MPa，漿液擴(kuò)散半徑不小于0.5m，見圖3。

圖3 橫通道小導(dǎo)管加工大樣圖

超前小導(dǎo)管的打設(shè)采用鉆孔打入法。先采用Y-28型風(fēng)鉆按設(shè)計(jì)要求鉆孔，鉆桿的直徑應(yīng)比小導(dǎo)管直徑大3～5mm，用風(fēng)鉆頂入，間距30cm，頂入長(zhǎng)度不小于導(dǎo)管長(zhǎng)度的90%，然后拔出鉆桿，將鉆桿更換為導(dǎo)管，再采用風(fēng)鉆將導(dǎo)管頂入鉆孔中，導(dǎo)管錨入土體深度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，最后進(jìn)行封孔并注漿。

通過(guò)加強(qiáng)破口周邊土體的注漿，使水泥漿液與該范圍的圍巖粘結(jié)，達(dá)到提高圍巖穩(wěn)定性的目的，為后期馬頭門破除做好施工準(zhǔn)備，見圖4。

圖4 超前小導(dǎo)管打設(shè)位置圖

2.3 加強(qiáng)格柵安裝預(yù)埋工字鋼

開挖至每層橫通道設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，施作加強(qiáng)格柵。依托豎井加強(qiáng)格柵設(shè)計(jì)，預(yù)埋22a工字鋼，間距0.8m，預(yù)埋深度78cm，外部懸挑50cm，上蓋0.5mm花紋鋼板，所有構(gòu)件焊接牢固，后期馬頭門破除施工過(guò)程中平臺(tái)周邊設(shè)置安全防護(hù)欄，見圖5。

圖5 馬頭門破除懸挑平臺(tái)設(shè)計(jì)圖

2.4 臨時(shí)封底，搭設(shè)腳手架，架設(shè)過(guò)河撐

豎井開挖至第一層臨時(shí)仰拱以下2.0m時(shí)，停止開挖進(jìn)行臨時(shí)封底，后施作作業(yè)平臺(tái)。施工現(xiàn)場(chǎng)采用A40鋼管搭設(shè)一施工作業(yè)平臺(tái)，鋼管采用十字扣進(jìn)行固定。搭設(shè)平臺(tái)總長(zhǎng)5.7m，寬2.7m，高6m。長(zhǎng)邊橫向間距0.9m，縱向間距0.9m，掃地桿距離地面20cm。施工平臺(tái)長(zhǎng)5.7m，寬2.7m。防護(hù)欄桿高120cm，采用A40鋼管，與腳手架絲扣連接。平臺(tái)滿鋪木板，四周掛設(shè)密目網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)。

2.5 加強(qiáng)環(huán)梁施工

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙將加強(qiáng)環(huán)梁主筋加工至對(duì)應(yīng)弧度及長(zhǎng)度，與井壁預(yù)埋鋼筋焊接，主筋安裝至設(shè)計(jì)位置后，按照設(shè)計(jì)間距綁扎箍筋及拉筋。鋼筋綁扎報(bào)檢合格后，繼續(xù)施工模板及混凝土澆筑。

2.6 馬頭門破除

豎井封底及超前小導(dǎo)管注漿完成后，沿橫通道初支輪廓線在豎井壁上破槽。按施工設(shè)計(jì)圖紙要求，根據(jù)橫通道洞采用上下臺(tái)階法施工，施工步驟如下：

（1)由測(cè)量人員對(duì)橫通道開挖輪廓線進(jìn)行測(cè)量放線，沿橫通道上半斷面初支輪廓線在豎井井壁上破槽，破除槽口尺寸為30cm，底部豎向破槽延長(zhǎng)0.15m，供格柵安裝。破除馬頭門處上導(dǎo)洞上臺(tái)階范圍內(nèi)井壁格柵（注意保留核心土處格柵），開挖一定的進(jìn)尺后，及時(shí)掛雙層鋼筋網(wǎng)片和密排架立三榀加強(qiáng)格柵鋼架，并將截?cái)嗟呢Q井格柵與馬頭門格柵鋼架焊接在一起，并噴射混凝土封閉。

（2）上臺(tái)階向前施作2～3m后，破除下臺(tái)階范圍內(nèi)井壁格柵，迅速施工下臺(tái)階首榀格柵使橫通道洞門鋼格柵成環(huán)。

由于豎井與橫通道交叉處，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，施工時(shí)要破除豎井洞口位置井壁混凝土，割除該處格柵鋼架支護(hù)。由于破壞了整個(gè)豎井中的結(jié)構(gòu)受力，使洞口處出現(xiàn)應(yīng)力重新分布，最容易使該處土體失穩(wěn)。為保證馬頭門處結(jié)構(gòu)安全，馬頭門處采用密排三榀格柵加強(qiáng)，并將截?cái)嗟呢Q井格柵與馬頭門格柵焊接在一起。

（3）馬頭門施工完成后，采用臺(tái)階法進(jìn)入橫通道段施工。

2.7 監(jiān)控量測(cè)

馬頭門破除、開挖后，整個(gè)施工過(guò)程中均要對(duì)地表沉降、拱頂沉降、凈空收斂情況進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)和控制，保證施工安全。經(jīng)過(guò)全程監(jiān)測(cè)，馬頭門附近地面沉降累計(jì)最大變化值-3.28mm,小于設(shè)計(jì)允許值30mm，拱頂沉降累計(jì)最大變化值為-5.2mm，小于設(shè)計(jì)允許值10mm，豎井井壁凈空收斂-4.5mm，小于設(shè)計(jì)允許值30mm。

3 人員機(jī)械配置

該項(xiàng)目人員、機(jī)械配置分別見表1、表2。

表1 主要?jiǎng)趧?dòng)力配置計(jì)劃表

表2 主要機(jī)械設(shè)備配置計(jì)劃表

4 質(zhì)量安全保證措施

（1）按照“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的施工原則。洞室開挖制定切實(shí)可行的施工方案和安全措施。

（2）加強(qiáng)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)。采用洛陽(yáng)鏟對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行探察，不定期觀察洞內(nèi)圍巖受力及變形動(dòng)態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)塌方的可能性及征兆，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)展情況，進(jìn)行地表地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)。

（3）加強(qiáng)初期支護(hù)，防止圍巖松弛。開挖后及時(shí)施作初期支護(hù)，防止局部坍塌，提高圍巖整體穩(wěn)定。

（4）施工前對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)，確保施工精度。

（5）監(jiān)測(cè)組在施工中認(rèn)真進(jìn)行地質(zhì)描述和觀察，加強(qiáng)豎井開挖后變形收斂量測(cè)，收集信息，及時(shí)反饋指導(dǎo)施工。

5 結(jié)束語(yǔ)

在短時(shí)間內(nèi)完成馬頭門破除施工是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵。采用懸挑式平臺(tái)施工，有效減少了搭設(shè)拆除平臺(tái)的時(shí)間，保證了施工工期，提高了經(jīng)濟(jì)效益，取得了良好的施工效果。相較于采用傳統(tǒng)鋼管支架平臺(tái)施工，有效減少了鋼材的使用，簡(jiǎn)化了安裝工藝，可隨豎井施工時(shí)輔助安裝，避免了平臺(tái)搭設(shè)時(shí)間和人工消耗上的損失，取得了良好的社會(huì)效益。地鐵暗挖法豎井馬頭門破除施工在地鐵暗挖施工中是必須的工序轉(zhuǎn)換，在確保安全質(zhì)量的同時(shí)，加快馬頭門破除，盡快進(jìn)入正線施工為該項(xiàng)目工期攻關(guān)的重點(diǎn)及難點(diǎn)。利用新型馬頭門破除懸挑支撐系統(tǒng)施工的5個(gè)馬頭門均未發(fā)生任何事故，快速提供了暗挖工作面。施工中的量測(cè)結(jié)果表明，地表下沉最大只有6mm；各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)裂縫等質(zhì)量問(wèn)題。這說(shuō)明選擇的施工方案是安全可靠的。這一成功實(shí)踐，為地鐵暗挖施工提供了值得借鑒的經(jīng)驗(yàn)。