地铁暗挖隧道单线突变双线转换施工技术

李 刚

(中铁十九局集团轨道交通工程有限公司 北京 101300)

1 工程概况

近年来，随着我国经济建设的蓬勃发展，基础建设的逐步扩大深化，特别是各个城市地铁线路不断增加，修建技术得到了长足进步，地铁隧道向长、大、深方向发展，断面形式复杂多变。 深圳地铁10 号线1012-2A 标甘坑站至凉帽山站区间，其中右线大里程方向DK22 ＋657.172，设计为右线正线与出入段线交汇，右线、出入段线两个小断面汇总进入大断面，大小断面为突变相接，大断面宽15.99 m，高11.87 m，围岩级别为Ⅲ～Ⅴ级，采用双侧壁导洞法施工；右线正线小断面宽6.5 m，高6 m，围岩级别为Ⅲ级，采用全断面法施工，大、小断面的尺寸相差近2.5 倍，给施工带来很大难度。 现阶段小断面突变至大断面初支的开挖施工方法基本为传统的渐变扩挖式施工，尺寸差异很大的大小断面，传统的渐变扩挖式施工难度大，安全风险高，渐变后反掏施工周期长，无法满足实际工期要求，施工单位经过多位专家及技术骨干的深入讨论，决定采用横通道施工方法完成大、小断面转换技术难题[1]， 该技术在甘凉区间得到成功应用，安全系数高，节约工期，得到业主、设计院一致好评，为类似工程起到参考借鉴意义。

2 施工方案

小断面施工完毕，将大断面按照①、②、③、④、⑤、⑥划分为6 个导洞(见图1)，先用台阶法渐变反掏开挖①、②导洞，待②导洞进尺15 m，在大小断面端头处分别施作宽6 m 的上、下部横通道封闭成环的矩形洞门；然后开始①导洞向⑤、③导洞横向沿大断面上初支轮廓渐变式开挖上部横通道，随挖随撑，直至大断面左边缘0.5 m 处停止施工；采用台阶法开挖②导洞向⑥、④导洞横向沿大断面下初支轮廓渐变式开挖下部横通道，随挖随撑，直至大断面左边缘0.5 m 处停止施工，横通道部位全环支撑体系采用22 工字钢，间距0.5 m 布置，上下横通道立柱垂直对正，用钢板螺栓连接[2]；最后在横通道大里程端部施作3 榀拱架，向大断面各导洞方向采用双侧壁导洞法开挖大断面。

图1 大断面各导洞划分

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程(见图2)

图2 施工工艺流程

3.2 操作要点

3.2.1 小断面施工完毕，大断面施工前准备

小断面施工完毕，将掌子面封闭；超前地质预报探测，检查洞内土体围岩、溶洞等，为后续开挖提供安全保证；清理封闭的小断面掌子面，测量放线，确定施工位置；在小断面沿隧道环向1.5 m、水平方向0.8 m梅花形布置注浆孔位。 注浆管为直径φ42 mm 钢管，管壁按梅花形布置溢浆孔，注浆压力1.5 ～2 MPa，水灰比为0.75∶1 ～1∶1，水泥浆与水玻璃的体积比为1∶1 ～1∶0.8，单次注浆深度15 m， 采用后退式方法对围岩进行注浆加固[3]。 注浆时，将根据现场实际地质情况选择不同的浆液类型，根据注浆部位的强度要求，随时调整注浆配合比，跳孔施工。

3.2.2 大断面①、②导洞初支施工

大断面①、②导洞采用台阶法渐变反掏开挖，一次开挖步距0.5 m(钢架间距)，上下台阶的步距控制在3 ～5 m，①导洞下台阶与②导洞上台阶的步距控制在5 m。 每开挖完一步土方，将加工好的临时横撑、竖撑及永久初支钢架沿导洞开挖方向安装，并与围岩密贴，采用钢板螺栓连接，封闭成环，并在两侧打设锁脚锚杆，锚杆深度不小于3 m，用钢筋网及连接筋与临时横撑、竖撑及永久初支钢架纵向焊接，钢筋网片搭接不小于10 cm，并对支护结构喷射混凝土，应分段、分片、分层进行，由下向上，从无水、少水向有水、多水地段集中，喷嘴与受喷射面应保持垂直，距离应为1.5 m 左右，保护层不小于5 cm[4]。

3.2.3 横通道洞门施工

待②导洞下台阶进尺达到15 m 后开始施工横通道洞门，横通道设置在小断面进大断面端头位置，宽度6 m，见图3。

图3 横通道平面图

(1)开设上部横通道①导洞进⑤导洞洞门，在没割除①导洞临时竖撑前先施工洞门，首先在靠近①导洞竖撑顶部内边施工3 道 22a 密排工字钢纵梁作为上部横通道洞门顶纵梁，上部横通道洞门顶纵梁与已完成大断面①导洞环向拱架跳榀焊接，纵梁两端安装 22a 工字钢洞门立柱，立柱与顶纵梁用钢板螺栓连接，在①导洞临时横撑上安装底纵梁，采用钢板焊接连接。

(2)开设下部横通道②导洞进⑥导洞洞门，安装下部横通道洞门立柱，位置与上部横通道洞门立柱垂直对应，下部横通道洞门立柱与①导洞临时横撑采用钢板焊接连接，立柱底部与大断面②导洞仰拱拱架焊接连接，安装下部横通道洞门底纵梁，底纵梁与立柱钢板螺栓连接[5]。 见图4、图5。

图4 上、下部横通道洞门施工

3.2.4 ①、②导洞临时竖撑拆除

洞门支护结构完成后，将①、②导洞上下横通道洞门范围内的临时竖撑全部拆除。 拆除前，在拆除位置增加监控量测点，读取初始值，后跳榀割除，如监测数据稳定可全部拆除临时竖撑[6-7]。

3.2.5 上、下部横通道施工

(1)待横通道范围内临时竖撑拆除完成后即可进行上下部横通道的正常开挖，横通道采用渐变形式施工。 首先开挖上部横通道，台阶法施工，一次开挖步距为0.5 m(钢架间距)，上下台阶的步距控制在3 m。 进入⑤导洞后横通道拱顶高程需高于大断面初支面以上20 cm，底纵梁低于大断面临时横撑以下20 cm[8]。 横通道支护采用22 工字钢，间距0.5 m 布置，纵梁与立柱采用螺栓连接，进洞第一榀拱架架设紧贴①导洞临时竖撑位置，最后一榀拱架需施工至大断面左边缘0.5 m 处停止，横通道立柱两侧拱脚施作2 根φ25 锁脚锚杆，长度3 m，锚杆需和横通道立柱焊接牢固，横通道全环设置单层φ8 钢筋网片，连接筋φ22 钢筋间距1 m 布置，喷射25 cm厚混凝土，小里程端头墙位置施工φ25 中空锚杆，长度4 m，0.5 m×1 m 梅花形布置。 见图6。

图5 横通道洞门 1-1 剖面图

图6 上部横通道拱架设置

(2)上部横通道施工完成后即可开始施工下部横通道，下部横通道纵梁安装高度需低于大断面仰拱拱架底部20 cm，上下横通道立柱、下部横通道立柱与底部纵梁均采用螺栓连接，下部横通道支护参数与上部相同，见图7。

图7 横通道拱架设置

(3)上下部横通道施工完毕，标志着小断面成功转换进入大断面施工。

3.2.6 大断面洞门及横通道初支施工

横通道施工完成后，在大里程方向靠近横通道立柱处架设3 榀拱架，拱架间距0.5 m，需和①、②导洞已施作拱架在同一里程，此3 榀拱架需设临时横撑、竖撑，并与横通道顶部纵梁利用工字钢焊接牢固。 使横通道进大断面各导洞之前有3 榀已成环的大断面拱架。 施工前3 榀大断面拱架的同时，将横通道内的大断面初支全部闭合成环，但不用施工临时支撑[9]。

3.2.7 拆除横通道临时立柱

横通道内的大断面初支完成后，由于④、⑥导洞进洞时需将横通道立柱切除，为保证横通道纵梁安全，在大里程方向进洞位置，横通道纵梁以下设置两道横撑，横撑两侧各焊接两道斜撑，斜撑切割角度需现场量测后再进行切割加工[10-11]。

3.2.8 大断面初支施工

上述工艺流程全部完成后，按设计要求采用双侧壁导坑法开挖大断面，开挖工序与常规双侧壁导坑法一致，在此不作赘述。

4 结束语

由中铁十九局集团轨道交通工程有限公司施工的深圳地铁10 号线1012-2A 标甘凉区间项目，首次应用本技术，从2018 年11 月着手方案比选和理论研究，于2018 年12 月开始应用，到2019 年1 月施工完成，历时2 个月，应用效果良好，避免了反掏二次开挖带来的安全风险，并且减少了换拱、拆除支撑的工作量，横通道形成后将工作面全部拓展开来，各导洞使用小机械分别开挖，互相不产生干扰影响，有效提升了整体的施工进度，节约人工成本，对比传统施工技术，节约工期至少一个月[12]。 随着城市地铁的不断发展，隧道暗挖施工的日益密集，该施工技术将在以后的施工中得到越来越广泛的应用。