最新城市地铁竖井正洞横通道结合部施工技术.docx

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最新城市地铁竖井正洞横通道结合部施工技术

城市地铁竖井正洞横通道结合部施工技术

城市地铁竖井正洞横通道结合部施工技术

摘要:

地铁竖井正洞横通道结合部是土体受力转换比较频繁的地方，文章以深圳地铁龙岗线石厦站～购物公园站浅埋区间隧道，利用单一竖井和横通道进左右线隧道正反方向施工的成功经验，研究了竖井马头门开挖和横通道进入区间隧道的马头门开挖，以期为类似浅埋暗挖隧道工程施工提供参考。

关键词：

地铁浅埋；隧道；竖井施工技术

1、工程概况

1.1工程位置

深圳地铁龙岗线石厦站-购物公园站区间位于福田区政府门前繁华地段，区间隧道为两条平行的单线隧道。

主要采用盾构法，局部上软下硬地层段采用暗挖法施工。

暗挖段位于区间南端，起点为石厦站北端头。

左右线均利用该处盾构始发井，以及端头以北83m处新增竖井作为施工通道。

竖井位于石厦站-购物公园站区间左线正上方，竖井中心里程为ZDK4+490，在竖井及右线隧道之间设置临时施工通道，并通过竖井和横通道完成区间左右线上软下硬段隧道开挖与初支。

1.2设计概况

竖井为6.1×7.807m的矩形断面，井深17.706m，竖井支护采用喷锚及格栅钢架。

止水帷幕采用三重管旋喷的型式，桩长约12.3m（进入中风化花岗岩层），桩径600mm，采用间距450mm的梅花形布置，沿基坑周边共布设2排（竖井东侧与燃气管之间为3排）。

喷锚支护的各项参数如下：

喷砼采用C20早强混凝土，厚度400mm（中、微风化花岗岩层为150mm）；另外为保证结构安全，在井口设置锁口圈，横通道上方设有腰梁。

锁口梁为2阶阶梯型环梁，一阶尺寸1.9m（宽）×1.0m（高），二阶尺寸1.15m（宽）×1.0m（高），采用C25混凝土浇注。

左右线正洞洞身为直径7.0m的全圆断面，拱顶埋深约15m，横通道为8.15m×3.5m的拱形断面结构，拱顶埋深约13m，支护形式均为喷锚构筑法。

左右线隧道正中间上方埋设有一条平行于隧道的Φ150燃气管道，管道距离隧道中线水平距离约为7m。

该条燃气管线一直向北沿石厦北二街敷设。

1.3工程地质及水文地质

石厦站-购物公园站区间范围处于冲洪积平原区，地形平坦。

原地面高程5～8m。

隧道洞身主要从而花岗岩残积土及全、强、中等风化层中穿过，拱顶主要属于、全风化、土状强风化层，中部及下部主要属于花岗岩中等、微风化层。

局部从花岗岩微风化带、中等风化带中穿过，存在软硬不均现象。

地下水较发育，主要为基岩裂隙水，不良地质为砂土液化。

2方案优化比较

（1）原计划方案

首先进行竖井开挖及支护，同时架设临时支撑，等竖井开挖至底部并进行封底后，再进行横通道的施工，横通道开挖至递补并进行封底后，在进行右线正洞施工。

（2）实施方案

由于横通道高，如等竖井开挖至底部后才进行横通道的施工，势必要搭设较高的施工操作平台，且操作平台需分阶度进行拆除，费工也费时，同时安全性也不好。

经过认真分析，此方案不可取，在结构受力上也不合理，如在已成形竖井壁上开设横通道上导洞马头门时，拱脚处将会产生应力集中，使竖井壁产生较大的不利影响；经济上也是不利的，既要搭设操作平台，同时也使马头门处产生较多的建筑废渣，弄费较大的资源。

经过专家指导，最后采用竖井施工与横通道施工、横通道施工与正洞施工相结合的方法进行，同时落底，分步进行。

即竖井向下开挖至横通道上导洞下部时，视情况封闭竖井底，进行横通道上导洞的开挖及初支，等上导洞初支封闭成环5m以上时，再进行竖井的开挖，依此情况开挖至横通道中导洞时，进行中导洞的开挖及初支，最后开挖至竖井底，施工下导洞，横通道进右线正洞施工也以此规律同时落底，分部开挖。

实践证明，根据现场施工及监测情况分析，方法非常可行，达到了施工简便、安全及经济的特点。

3、竖井横通道正洞施工步骤

3.1施工竖井与横通道

竖井开挖及支护到横通道上台阶时，且竖井支护结构达到设计强度后，首先施作横通道的超前支护→采用短台阶法施工横通道上台阶→及时施作横通道初支，并架设横联。

待上台阶施工至5m后，经监测横通道变形稳定后，封闭其掌子面，继续竖井开挖及支护，施工横通道中台阶（施工方法同上台阶）；以同样的方法施作横通道下台阶。

横通道施工具体步骤

1）第一步:

当施工竖井开挖至横通道拱部位置时，施作Φ42×3.5mm超前注浆小导管对横通道拱部进行加固。

2）第二步:

在竖井施工至横通道上台阶底部时，开始横通道上台阶开挖与支护，完成上台阶施工后，及时喷射5cm厚砼封闭上台阶掌子面。

3）第三步:

继续进行施工竖井的开挖与支护施工，在竖井开挖至横通道中台阶底部时,进行横通道中台阶开挖与支护。

4）第四步:

继续进行施工竖井的开挖与支护施工,在竖井开挖至横通道下台阶底部时,进行横通道下台阶的开挖与支护。

3.2施工竖井与左线隧道

竖井开挖及支护到左线隧道上台阶时，且竖井支护结构达到设计强度后，首先对左线隧道采用深孔预注浆→施作超前支护→采用短台阶法施工左线隧道上台阶→及时施作左线隧道初支。

待一侧左线隧道上台阶施工至5m后，经监测通道变形稳定后，封闭其掌子面，再施作另一侧左线隧道洞口。

以同样的方法施作左线隧道的下台阶。

3.3施工横通道与右线隧道

在施工横通道的上台阶施作完毕并达到设计强度后，并进入右线隧道洞身位置后，首先采用深孔预注浆→施作超前支护→采用短台阶法施工上台阶→及时施作隧道初支。

待一侧隧道洞口施工至5m后，经监测隧道变形稳定后，封闭其掌子面，再施作另一侧隧道洞口。

以同样的方法施作右线隧道正反方向的下台阶。

左、右隧道施工时应错开一定的距离，一般按20～30m考虑。

3.4各接口处初期支护加强处理措施

（1）横通道与竖井、正线隧道接口处：

横通道及正线隧道均分别采用5榀钢架并排加固，纵向连接筋间距加密为0.5m，横通道采用2排I16型钢钢架横联支撑，型钢间距均为0.5m；

（2）正线隧道与横通道接口处：

竖井及横通道两侧各5m范围内正线隧道钢架加密至0.5m一榀，并且洞口处采用5榀钢架并排加固，纵向连接筋间距加密为0.5m，同时在两侧正线隧道5m范围内上洞开挖的上台阶底部设置I16型钢钢架横联支撑，型钢间距均为0.5m；

（3）横通道钢架纵向连接筋应与竖井钢架竖向连接筋，以及与正线隧道钢架纵向连接筋应焊接牢固连接成一个整体。

（4）施工横通道与竖井、正线隧道的接口处应按上述加强措施实施。

（5）竖井开挖到正线隧道、横通道上台阶时以及施工横通道开挖到正线隧道上台阶时，均应先对正线隧道或横通道的上台阶用4cm喷砼临时封闭掌子面后，才能逐步开挖竖井及正线隧道、横通道的下台阶。

（6）施工下一道工序时，应在上一道工序达到设计强度后方可实施。

4竖井马头门开挖

在竖井井壁开挖通道的马头门一般采用与竖井下挖同步进行，即在竖井挖至通道拱部时，先排管注浆加固地层并按预先计算好的在竖井上下两榀格栅之间嵌入相应的两榀并列通道格栅作为加强环。

竖井继续下挖，通道弧形格栅继续下接，竖井到底，通道格栅也封闭成环。

值得注意的是，此时通道刚开门尚未形成一个完整的受力体系，通道继续开挖时只能通过竖井的格栅空隙“掏洞”而入，且通道的格栅和纵向连接筋必须与竖井格栅焊牢，进入马头门先开挖上半断面，在邻近竖井3～5m内在上台阶底用临时横撑加强，待上半断面进8～10m后再开挖下半断面。

待下半断面进入了5m以上（马头门的格栅间距一般不得大于0.5m），全部封闭成环形成一个完整受力体系，方可破除竖井横向格栅，形成真正通道空间，如图所示。

1、马头门加固环2、超前管棚3、上半断面开挖4、下半断面开挖

5施工注意事项

5.1施工横通道及正线隧道完成每一台阶开挖后均应采用5cm厚喷混凝土临时封闭掌子面。

根据地质超前预报，当发现围岩较破碎或地下水较多时，隧道应增设超前注浆小导管辅助施工，以保证隧道施工及支护安全。

施工时临时支护参数可视围岩类别与监控量测反馈信息予以调整。

5.2通道及正线隧道施工各导坑的台阶长度不宜大于5.0m。

5.3竖井及横通道两侧各5m范围内的正线隧道上台阶开挖后及时施作临时支护横联（I16工字型钢，间距0.5m），待竖井及横通道范围内模筑钢架砼外衬施作完毕并达到设计强度后，才能拆除横联，盾构通过。

5.4横通道施工应尽量采用人工或机械开挖，若必须采用爆破时，应采用预裂、微振等控制爆破。

横通道开挖后，应及时支护，及时封闭成环；

5.5横通道施工采用短台阶法施工，分上、中、下三步台阶施工，超挖量平均按50~70mm计，严禁欠挖。

5.6开挖每一步开挖后应立即初喷约40mm厚砼、然后挂网、架立钢架、打锚杆，钢架与喷层间隙应楔紧，架立钢架后，立即续喷砼至设计厚度。

5.7由于隧道结构布置和结构形式复杂，各衬砌断面和施工方法变换频繁，隧道施工工序互相影响较大，隧道施工中应注意各工序的合理安排和科学组织，以保证隧道施工合理有序地进行。

5.8施工严格遵从”短进尺，弱爆破，强支护，快封闭，勤量测，速反馈”的原则,采取必要的安全措施，严格控制开挖进尺，并尽快封闭初衬和二衬结构，加强洞内、外监控量测工作，确保隧道施工的安全。

5.9隧道施工爆破应采用光面、预裂、微振微差爆破等控制爆破技术。

注：

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