浅述地铁隧道复杂平交段的开挖方法

黄 艳 梅

(中国水利水电第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 工程概况

成都地铁18号线龙泉山隧道位于天府新站～三岔湖站区间，采用双洞分修方案(线间距30 m)，采用矿山法爆破施工。龙泉山右线隧道总长9 724 m，左线隧道总长9 690 m，隧道平均断面面积约为67.3 m2；隧道设有2座斜井与主线斜交(斜交角度分别为45°和60°)，每条斜井分别设置主、副井。主、副井长275～400 m不等，综合坡度为11.78%～13.93%；主井内净空尺寸为7.5 m(宽)×6.8 m(高)，副井内净空尺寸为5 m(宽)×6.8 m(高)。笔者所介绍的平交段开挖为主线、斜井、横通道三洞平交段的开挖，其洞身最大埋深275 m，最小埋深44 m。

三洞平交段地表为第四系坡残积粉质粘土覆盖，多为旱地及果木地，基岩在陡坎均见出露，风化层较厚，一般厚5～15 m，下伏遂宁组泥岩夹砂岩地层，构造复杂，因其处于龙泉山箱状大背斜东翼轭部过渡带，产状变化较大，岩体相对破碎，工程地质条件较差。斜井与正洞交叉口位置的围岩为Ⅳ类围岩，为瓦斯隧道。

2 总体施工部署

笔者以1号斜井三岔口施工为例予以介绍，2号斜井三岔口施工与此相同。

从1号斜井主井进入正洞左线后，首先进行挑顶施工，接着进行13#横通道方向的开挖施工，再进行横通道与正洞右线的挑顶施工，然后进行正洞右线大里程方向的开挖，再在正洞右线大里程方向的开挖超过30 m后进行正洞左线大里程方向的开挖，最后两工作面同时向大里程方向开挖。1号斜井副井进入正洞左线后，首先进行挑顶施工，接着进行12#横通道方向的开挖，然后进行该横通道与正洞右线的挑顶施工，再进行正洞左线小里程方向的开挖，在正洞左线小里程方向开挖超过30 m后进行正洞右线小里程方向的开挖，最后两工作面同时向小里程方向开挖施工。当左、右线大小里程方向开挖掌子面距三岔口距离为100 m后，首先进行右线12#与13#横通道之间的开挖施工，完成后进行正洞左线主、副井之间的开挖。对交叉口洞段加强支护，遵循“短进尺、弱爆破、强支护、勤测量”的总体原则，发现变形时立即施做补强支护措施。1号斜井与正洞三岔口施工顺序见图1。

斜井进入正洞前6 m左右时采用异型钢架支护。交叉口处先采用导洞开挖，再进行挑顶施工，导洞宽度为5 m，高度为4.5 m(斜井口处)。开挖完成后及时进行支护施工。导洞开挖至正洞边界后进行另外一侧门架工字钢的安装，然后完成横向正洞工字钢的落脚。完成后从副井方向和横通道两个方向进行开挖。

斜井副井开挖至离正洞位置时停止掘进，从正洞方向贯通副井可减少挑顶施工次数，加快施工进度。贯通施工前，做好超前支护工作。原则上可在主井与正洞三岔口施工完成后优先进行副井方向的主洞开挖，从而加快其附近与正洞的贯通进度。

3 开挖方法

图1 1号斜井交叉口开挖方向示意图

3.1 斜井施工方法

(1)斜井在靠近正洞时采用台阶法开挖，上台阶开挖高度为4.5 m左右，下台阶开挖高度为3.2 m左右。

(2)当斜井开挖至桩号0+6.00、与正洞边线接近时，对交叉口处的斜井采用异型工字钢拱架进行支护。根据斜井与正洞交角合理调整拱架间距，以保证从正洞边墙位置转到正洞轴线方向。

(3)在斜井与正洞交线位置，为保证正洞拱架能落脚稳固，沿正洞方向设置了2榀I25门型拱架提供落脚平台。拱顶设置纵向托梁，托梁采用I25型钢，在托梁与斜井钢架之间的空隙设置I25竖向立柱，牢固焊接并喷混凝土回填密实。

(4)正洞与辅助坑道相交处的钢架采用门型钢架，钢架脚设0.8 m×0.8 m×0.8 m的C20混凝土基础，混凝土在钢架安装完成后现浇。

(5)为确保交叉段的安全稳定，下台阶开挖支护完成距岔口处20～30 m时可先进行交叉段仰拱混凝土的浇筑施工，以尽快封闭成环。

3.2 主、副井对正洞挑顶的施工方法

(1)斜井施工至正洞边墙时，采用人工或爆破方法开挖施工导洞，开挖宽度为5 m，逐步斜向上挑顶掘进，每循环开挖进尺为1.5 m，开挖排险完成后，安装正洞横向工字钢，然后在正洞纵向安装工字钢支撑，导洞两侧采用工字钢落脚。临时工字钢支撑采用I18工字钢，间距1.5 m，φ22连接筋间距为1 m，喷C25混凝土，厚10 cm封闭。

(2)当开挖至横通道侧时，安装横通道侧的门字型工字钢支撑，门字型工字钢支撑采用分节安装，下部采用临时支撑，然后进行施工导洞两侧的扩挖施工。扩挖前，可将施工导洞的临时支撑工字钢拆除。进行导洞两侧扩挖时，支护及时跟进，该阶段的正洞横向工字钢采用整榀安装，中间不设连接板接头。

(3)进行导洞两侧扩挖时，其两侧需错开施工。当两侧掌子面相隔30 m后，可进行下台阶开挖。当下台阶开挖掌子面距离横通道30 m后，可进行横通道开挖。横通道开挖宜采用台阶法施工。

(4)当正洞开挖至斜井副井位置时，在拱肩处进行扩挖，为副井口门字架安装预留空间，门字架安装采用分段安装方式，每段安装完成后，在其下部做临时工字钢支撑以保证其结构稳定，正洞横向工字钢落脚在门字架工字钢上部。

(5)三岔口段开挖完成后，施做正洞仰拱与辅助坑道仰拱混凝土。

3.3 正洞与横通道开挖采用的施工方法

横通道主要采用爆破开挖施工方法，分台阶爆破，交叉段安装门型拱架并锚喷支护。

3.4 横通道对正洞挑顶采用的施工方法

横通道施工正洞边墙时，采用人工或爆破方法开挖施工导洞，开挖宽度为5 m，逐步斜向上挑顶掘进，每循环开挖进尺为1.5 m，开挖排险后，安装正洞横向工字钢，然后在正洞纵向安装工字钢支撑，导洞两侧采用工字钢落脚。临时工字钢支撑采用I18工字钢，间距1.5 m，φ22连接筋间距1 m，喷C25混凝土，厚10 cm封闭。

3.5 对于主副井、横通道之间部分采用的施工方法

在掌子面距离三岔口最近30 m、最远60 m时，开始进行左、右线主、副井之间正洞贯通的开挖。进行贯通施工时，左、右线均从主井侧向副井侧贯通施工。对主、副井之间的部分采用爆破开挖方式，每循环爆破开挖完成后及时进行围岩支护的施工。

4 结 语

平交段开挖是地下工程开挖的难点，其结构受力复杂，围岩应力集中程度高，施工安全隐患突出。本工程采取科学合理的开挖方法，及时跟进并加强支护，施工质量可控，确保了施工安全和进度，值得类似工程借鉴。