地铁隧道渡线段大断面连续开挖施工技术

赵斌，马龙

（1.北京市轨道交通建设管理有限公司，北京100068；2.中铁七局集团有限公司，郑州450009）

1 引言

城市地铁建设中，由于受制于周边建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密集及征地拆迁影响，一条线路分段开通的情况并不少见。为保障不同线路相互调车，相同线路车辆折返等情况影响，渡线段的设置越来越多。渡线段为了更有效地利用地下空间，结合线路、车辆和设备限界等要求，一般设置为不同的几个大断面。如何保证大断面的施工安全质量是工程建设的重点和难点。一般大断面的长度较短，导洞开挖需要错开相应步距，避免引起“群洞效应”，往往施工工期较长，施工周期长又会加大地面沉降[1]。因此，为确保初支施工阶段结构、地下管线安全稳定，本项目探讨在不同断面交界处设置初支结构过渡段，使导洞保持连续开挖，同时优化施工参数，细化安全质量措施，收到了良好的效果。

2 工程概况

北京地铁19号线一期工程牡丹园站～终点区间，承担站后折返、站后停车以及车辆检修功能，并预留远期延伸条件，区间全长758.2m，采用矿山法施工。渡线段中大断面长度为37.64m，为单跨复合式衬砌拱形结构，分为3种断面，断面尺寸（长×高）分别为，A断面10.6m×9.2m，长度为14.07m；B断面12.8m×10.25m，长度为12.75m；C断面14.2m×10.85m，长度为9.82m；结构覆土分别为17.1m～18.2m。其中A断面分为4个导洞，采用CRD工法施工；B断面分为6个导洞，采用双侧壁导坑工法施工；C断面分为8个导洞，采用双侧壁导坑工法施工。渡线段主要位于粉质黏土④层、粉细砂⑥3层和卵石⑦层，不受地下水影响。

3 技术特性

结合本工程的特点及地质情况，通过在不同断面处将错开距离较小的中隔壁渐变、过渡连接在一起，使得不同断面的导洞初支结构连接，达到连续施工的目的，缩短了施工工期，减少了掌子面暴露时间，将施工风险降低，提高了施工效率。

通过对相邻隧道间和最大断面拱部深孔预注浆加固技术，结合对监测数据的分析比对，实现大断面施工过程中结构上方道路交通及地下管线安全运营。

4 施工工艺

4.1 施工流程

区间渡线段不同断面位置关系及断面示意图如图1所示，不同断面各导洞施工顺序如图2所示。

图1渡线段不同断面位置关系及断面示意图

图2不同断面各导洞施工顺序示意图

区间渡线段的大断面施工，结合不同断面尺寸和1号、2号导洞相邻中隔壁外扩尺寸，制定最优的导洞开挖顺序，首先大断面开挖顺序由尺寸大的断面至尺寸小的断面，即C-B-A断面顺序施工。每个断面根据不同工法制定导洞施工顺序，结合3个断面1号、2号导洞中隔壁外扩尺寸，C-B断面交界处，1号导洞中隔壁下方外扩0.3m，上方拱部外扩0.8m；2号洞中隔壁整体外扩0.3m。B-A断面交界处，1号导洞中隔壁下方外扩0.7m，上方拱部外扩0.75m；2号洞中隔壁整体外扩0.7m。结合中隔壁外扩数据，现将3个断面的1号、2号导洞依次开挖完成，在不同断面处将中隔壁渐变、过渡连接在一起，使得不同断面的导洞初支结构连接形成整体，各断面的1号、2号导洞可以持续开挖至车站，然后封端。不同断面1号、2号导洞过渡连接如图3所示。

图3不同断面1号、2号导洞过渡连接示意图（括号内为下层导洞）

4.2 施工步序

4.2.1 马头门型钢加固

马头门破除施工前先对左线隧道大断面沿着外廓线、中隔壁及横通道临时仰拱位置进行导洞马头门进行加固，采用I 22a工字钢与横通道临时仰拱及侧壁连接成整体，喷射C25混凝土形成门型钢架整体共同受力，减小马头门破除施工过程中对初支结构的扰动，从而控制沉降。

4.2.2 导洞施工

各断面导洞开挖按照上述施工顺序，先施工两侧的上层导洞，在对应施工下层导洞，上下层掌子面错开6m步距，同层导洞掌子面相互错开6m步距，各导洞采用环形预留核心土台阶法开挖，施工过程中，严格遵循浅埋暗挖法的“十八字”方针。

5 深孔注浆预加固土体

在C断面施工前，鉴于其断面尺寸较大，且左线隧道后期施工，在开挖前对C断面拱部及与左线隧道间土体进行深孔注浆预加固地层，用较高的压力将地层中细小空隙劈开，浆液在劈缝中扩散、填充及固结，以达到稳固土体的预期目的，在导洞施工期间，减小施工对地层扰动。C断面长度为9.82m，因此，深孔注浆只需要一个循环即可，所以直接在横通道侧壁标注孔位，按照要求进行深孔注浆。

深孔预注浆施工操作要点包括：

1）根据深孔注浆试验段效果分析、总结，C断面深孔注浆加固范围为下层导洞起拱线以下1m，初支结构外轮廓线以外1.5m，内轮廓线以内0.5m，注浆加固长度为10m，钻孔孔径φ50mm，孔眼布设间距为0.8～1.0m。

2）注浆参数：浆液采用水泥-水玻璃，其配比为1∶1（体积比）；预注浆压力控制在0.5～1.0MPa范围内，根据施工操作熟练程度凝胶时间控制在1～2min；缓凝剂的掺量根据所需凝胶时间而定，一般为水泥用量的2%～3%；注浆采用的水玻璃，浓度为37Be′，水泥为P·O42.5。

3）深孔注浆施工：注浆采用双重管后退式分段注浆工艺，分段长度约为0.5m，钻一孔注一孔；根据注浆压力不同，施工中浆液扩散半径为0.6～0.3m；临近横通道侧壁时，采用低压多次注浆，注浆过程中必须严格控制注浆压力和注浆量，防止压力过大使横通道侧壁开裂。注浆结束的标准采用注浆压力及管内单位时间流量双控，孔口压力达到设计终压并维持10～20min，而且单位时间进浆量很少；注浆结束后，应及时清洗注浆设备，以保证设备完好，管路畅通。

4）深孔注浆验收：深孔注浆加固后的土体应有良好的均匀性和自立性,掌子面不得有渗水，加固后土体无侧限抗压强度0.5～0.8MPa。

6 安全保证措施

安全保证措施包括：（1）认真贯彻“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，严格执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，履行项目部领导班子带班制度，抓好作业面施工安全；（2）施工现场必须建立、健全动火审批制度，各作业面必须配备灭火器材，发现火险隐患，必须立即消除，禁止“带病”作业；（3）施工现场的临时用电严格按照JGJ 46—2005《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规范规定执行，定期对现场临电进行检查，及时排除安全隐患；（4）详细调查结构周边建构筑物和管线情况，加强地面和洞内巡视，做好地质超前探测，监控量测数据分析比对，做到信息化施工；（5）各导洞施工前，做好地质超前探测，发现水囊或不良地层及时进行处理；（6）施工现场和作业面必须配备足够的应急物资，定期检查，禁止挪用；（7）与各产权单位建立应急联动机制，如出现管线渗漏、断裂等事故，及时启动应急预案。

7 质量保证措施

质量保证措施包括：（1）施工过程中严格遵循浅埋暗挖法“十八字”方针，按照设计要求进行施工；（2）各断面导洞开挖采用环形预留核心土台阶法，在卵石层或砂层开挖过程中，对意外出现的超挖或塌方应采用喷混凝土回填密实，并及时进行初支背后回填注浆；（3）初支背后注浆：第一次距工作面3～5m，进行一次低压注浆，以浆液从工作面流出为止，第二次距工作面8～10m，进行带压注浆，注浆压力控制在0.3～0.5MPa范围内；（4）深孔注浆根据地层合理布设孔位，控制浆液配比及压力，严格控制注浆压力和注浆量，防止注浆过程中横通道的初支结构开裂；（5）大断面各导洞施工严格按照顺序和各导洞间错开的步距进行施工，避免发生群洞效应；（6）加强格栅各节点及连接筋的连接质量，尤其是大断面后期施工的导洞，由于施工误差格栅连接处存在缝隙，因此，在节点处采用同格栅主筋型号的钢筋帮焊，同时将连接板间的缝隙采用钢筋塞焊；（7）不同断面的1号、2号洞中隔壁外扩过渡部分的格栅加工必须控制好每榀格栅的加工精度和节点板的位置，便于后期导洞开挖连接；（8）深孔注浆完成后，在施工过程中如果发现注浆盲区或效果不理想，及时打设超前小导管补充注浆；（9）每个断面上层最后一个导洞施工完成后，对初支结构拱部再次进行初支背后回填注浆，并结合监测数据多次补浆。

8 监控量测

通过区间渡线段初支阶段采取的施工辅助措施及监测数据分析，在横通道破除马头门开挖C断面的导洞施工期间，由于断面较大，施工的导洞较多，多次破除横通道侧壁，对结构上方土体扰动较大，沉降量较大。随着暗挖施工措施不断加强及现场严格控制，沉降值趋于平稳，地表最大沉降量为42.85mm，拱顶下沉最大沉降量为13.47mm，净空收敛变形最大为8.72mm，该部位在施工过程中，整体风险整体处于安全可控状态。

9 结语

在地铁区间隧道渡线段大断面施工过程中，要注重研究力学转换中结构处理措施，最大限度地控制沉降。本文通过在不同断面处将中隔壁渐变、过渡连接在一起，使得不同断面的导洞初支结构连接，达到连续施工的目的，既缩短了施工工期，又减少了掌子面暴露时间，降低了施工风险，保证了结构安全。具有借鉴和推广价值。