地铁区间隧道大小断面转换施工技术研究

侯 琴

(湖北水利水电职业技术学院，武汉 430202)

地铁区间隧道大小断面转换施工技术研究

侯 琴

(湖北水利水电职业技术学院，武汉 430202)

针对黄茅坪-高义口区间隧道遇到的大小断面转换施工，就断面变化较大，交叉口处受力复杂，施工难度大，安全风险高等技术问题进行研究，并采取了一系列的工程措施，在具体工程施工中得到了成功的应用。

区间隧道； 大断面； 转换； 施工技术

1 工程简介

重庆市会展中心至礼嘉段市政交通工程是重庆市会展中心的市政配套工程，工程位于重庆市北部新区。线路连接轨道交通六号线礼嘉站和会展中心，全线共设车站5座，全长12.205 km。

本工程为黄茅坪至高义口区间工程，起点位于黄茅坪大里程端K5+344.900，终点位于高义口小里程端K8+567.300，全长3 222.400 m。本区间隧道拱顶埋深6～64 m，除局部浅埋外，大部分为深埋隧道。区间以单洞单线的形式分别与两端的车站连接，区间中部为单洞双线隧道，单洞单线隧道与单洞双线隧道之间设置喇叭口过渡段。

黄茅坪-高义口区间位于川东南孤形地带，华蓥山帚状褶皱束东南部，构造骨架形成于燕山期晚期褶皱运动。围岩级别为Ⅳ级。地貌总体上属于构造剥蚀丘陵区。地形波状起伏，呈现一沟一丘相间分布的特征。水文地质条件简单，场区地下水一般不具腐蚀性。

综合考虑围岩类别、地形地质、埋置深度、结构跨度及施工方法等因素，全线共设8种断面类型，各断面结构参数如表1所示。

表1 黄高区间支护参数表

2 施工方案

2.1 隧道总体施工

黄高区间隧道分三段组织施工，其中K5+344.900～K5+894.900，由4#施工通道进入施工，往大里程方向单向掘进； K5+594.900～K7+050，由5#施工通道进入施工，分两个方向分别往大、小里程端施工，其中两端与其它两段区间隧道相接[1]。K7+050～K8+574.562为高义口站前区间，由6#施工通道进入施工，分两个方向分别往大、小里程端施工，其中大里程端进入高义口车站。

2.2 施工通道进区间隧道转换施工

2.2.1 施工工序

4、5、6施工通道均与区间隧道正线正交，施工通道进入区间后，分左右方向分别施工区间隧道大、小里程端。进入交叉口施工后，由于断面变化较大，交叉口处受力复杂，施工难度大，安全风险高。因4施工通道与区间隧道单洞单线小断面正交，前者比后者断面要大，不需进行较复杂的挑顶与反挑顶施工，拟采用以下方案施工[2]：

第一步：施工通道加强段施工。施工通道从距终点里程5 m开始，初期支护进行加强：架设I25型钢拱架，拱架间距为0.5 m/榀；拱顶、拱墙布设Φ28中空注浆锚杆，间距1.0×0.5 m，长4 m；挂双层Φ8钢筋网@200×200 mm；喷砼32 cm厚。

第二步：过渡导坑施工。按施工通道2-2断面开挖至区间隧道对侧，作为过渡导坑。同时进行初期支护，拱顶、拱墙布设Φ28中空注浆锚杆间距1.0×0.5 m，长4 m；挂双层Φ8钢筋网@200×200 mm；按0.5 m/榀间距架设I25工字钢拱架；喷砼32 cm厚。

第三步：交叉口区间隧道预支护。在过渡导坑两侧沿区间隧道开挖轮廓线外边缘打设φ42超前注浆导管，预注浆加固交叉口处岩体。导管布设范围为拱顶至两侧曲墙段下1 m，导管长4.5 m，环向间距为30 cm，纵向间距为3 m，每侧布设2环。

第四步：区间隧道门式梁施工。为使过渡导坑钢架拆除后荷载传递，在交叉口处区间小断面初期支护上凿槽安设交叉口处加强梁钢筋并浇注混凝土，形成门式梁传力结构，并在交叉口处沿拱架密排3排4 m长Φ28中空注浆锚杆锁口，锚杆间距为0.5×0.5 m，施工中过渡导坑初期支护钢拱架与加强梁可靠连接，形成整体受力体系。

第五步：破除过渡导坑钢架。按区间小断面全断面开挖方法破除过渡导坑初期支护，拆除区间隧道开挖轮廓线范围内的过渡导坑钢架，拆除后及时安装区间隧道口部钢拱架，区间隧道钢拱架及分布筋与门式加强梁可靠连接。拆除过程中加强对过渡导坑初期支护的监测，及时反馈施工。

第六步：交叉口处过渡导坑钢架全部割除与门式加强梁成整体后，按照区间隧道正常施工顺序进行开挖，开挖过程中小药量弱爆破法施工，确保施工安全。

第七步：在一侧(靠车站侧)开挖完成20 m以上后，开始施工另一侧，重复第三、四、五、六步。

2.2.2 施工控制要点

为确保施工安全，施工通道与区间隧道小断面交叉口处需采取以下加强处理措施：

①施工通道靠近交叉口5 m范围内初期支护进行加强：采用I25型钢拱架，拱架间距为0.5 m/榀；拱顶、拱墙布设Φ28中空注浆锚杆，间距1.0×0.5 m，长4 m；挂双层Φ8钢筋网@200×200 mm；喷砼32 cm厚。

②区间隧道在交叉口附近前后各5 m范围内初期支护进行加强：采用I25型钢拱架，拱架间距为0.5 m/榀；拱顶、拱墙布设Φ28中空注浆锚杆，间距1.0×0.5 m，长4 m；挂双层Φ8钢筋网@200×200 mm；喷砼32 cm厚。

③区间隧道在交叉口两侧，均密排3榀I25钢拱架加强。

④施工通道靠近交叉口5 m范围内和区间隧道在交叉口附近前后各5 m范围内二次衬砌进行加强：主筋采用Φ25钢筋@200 mm，分布筋采用Φ16钢筋@150 mm，拉结筋采用Φ10钢筋@400×300 mm。

⑤施工通道靠近交叉口5 m范围内和区间隧道在交叉口附近前后各5 m范围内拱架连接筋均采用Φ25钢筋，内外双层布设；锁脚锚杆加强为每榀拱架每个单元两端设置2根Φ25砂浆锚杆，L=4.0 m。

2.2.3 施工注意事项及保证措施

①严格按技术交底进行施工，根据围岩情况，支护措施只能加强，以保证工程的安全和质量。现场技术人员要及时做好服务指导和现场监督检查工作。

②施工时，注意控制周边眼的角度和长度，确保断面成型后超挖小于10 cm。测量组要加强断面检查，并在对现场施工人员的书面测量交底中详细说明相关数据。

3 小断面扩挖成大断面转换施工[3]

K5+539.333处为1-1与2-2断面交叉口处，其转换施工方法由于断面变化，交叉口处受力复杂，因1-1断面比区间隧道2-2断面小，需进行挑顶与反挑顶施工，施工难度大，安全风险高，施工时精心组织，精心施工，确保施工安全。

3.1 小断面加强段施工

小断面从距终点里程5 m开始，初期支护进行加强：架设I25型钢拱架，拱架间距为0.5 m/榀；拱顶、拱墙布设Φ28中空注浆锚杆，间距1.0×0.5 m，长4 m；挂双层Φ8钢筋网@200×200 mm；喷砼32 cm厚。

3.2 过渡导坑施工

小断面开挖至大断面端墙位置时，以端墙位置为起点施工过渡导坑，导坑全长为区间隧道断面宽度，底部设计高程为区间隧道小断面端墙位置底部高程；

过渡导坑开挖采用直墙拱形断面，断面大小与施工通道基本一致，并根据导坑位置适当进行调整，防止导坑与区间隧道2-2断面上导坑冲突使造成超挖。过渡导坑采用矿山法全断面开挖施工，按喷锚方式进行临时支护，架设I20型钢拱架，拱架间距为0.5 m/榀；拱顶、拱墙布设Φ25中空注浆锚杆，间距1.0×0.5 m，长4 m；挂双层Φ8钢筋网@200×200 mm；喷砼32 cm厚。

3.3 挑顶形成上断面

在过渡导坑施工到终点位置时，顶部高程与1-1断面顶部高程一致，在此基础上，对上半断面进行挑顶开挖和周边扩挖，形成1-1断面上半断面，然后按1-1断面进行支护。隧道爆破前将作业台架退回3#施工通道内避让。

3.4 反挑顶开挖

从终点位置反向向起点进行反挑顶施工，反挑顶过程中，由于存在高差，在底部垫碴以升高开挖台架，使斜井的开挖台架顶部距隧道拱顶1米左右，形成上断面开挖条件。然后根据区间隧道1-1断面结构尺寸往起点方向反挑顶开挖，形成1-1断面上台阶。开挖时拆除过渡导坑临时支护。

4 K5+646.057处转换施工(大断面转换小断面)

K5+646.057处为2-2大断面与3-3小断面交叉口处，由大断面向小断面转换较简单，不需进行较复杂的挑顶与反挑顶施工，拟采用以下方案施工：

第一步：2-2断面加强段施工。2-2断面从距终点里程5 m开始，初期支护进行加强：拱架间距调整为0.5 m/榀；拱顶、拱墙布设Φ28中空注浆锚杆，间距1.0×0.5 m，长4 m；挂双层Φ8钢筋网@200×200 mm[4]。

第二步：交叉口2-2断面预支护。在两个3-3小断面开挖轮廓线外边缘打设φ42超前注浆导管，预注浆加固交叉口处岩体。导管布设范围为拱顶至两侧曲墙段下1 m，导管长4.5 m，环向间距为30 cm。

第三步：交叉口3-3断面门式梁施工。在交叉口处3-3小断面初期支护上凿槽安设交叉口处加强梁钢筋并浇注混凝土，形成门式梁传力结构，并在交叉口处沿拱架密排3排4 m长Φ28中空注浆锚杆锁口，锚杆间距为0.5×0.5 m。

第四步：2-2断面端头墙加强支护。在3-3断面开挖轮廓线外的端墙进行如下加强支护：①采用Φ28中空注浆锚杆@0.5×0.5 m，锚杆长4.0 m。②用双层Φ32钢筋网进行加固，钢筋网间距@200×200 mm。

第五步：3-3小断面开挖。按照3-3断面正常施工顺序进行开挖，开挖过程中小药量弱爆破法施工，确保施工安全。

为确保施工安全，2-2大断面与3-3小断面交叉口处需采取以下加强处理措施：①2-2大断面靠近交叉口5 m范围内初期支护进行加强：拱架间距调整为0.5 m/榀；拱顶、拱墙布设Φ28中空注浆锚杆，间距1.0×0.5 m，长4 m；挂双层Φ8钢筋网@200×200 mm。②两个3-3小断面在交叉口附近5 m范围内初期支护进行加强：采用I25型钢拱架，拱架间距为0.5 m/榀；拱顶、拱墙布设Φ28中空注浆锚杆，间距1.0×0.5 m，长4 m；挂双层Φ8钢筋网@200×200 mm；喷砼32 cm厚。③3-3断面在交叉口位置，均密排3榀I25钢拱架加强。④2-2大断面靠近交叉口5 m范围内和3-3小断面在交叉口附近各5 m范围内二次衬砌进行加强：所有二衬钢筋在原设计基础上提高一个级别。⑤2-2大断面靠近交叉口5 m范围内和3-3断面在交叉口附近前后各5 m范围内拱架连接筋均采用Φ25钢筋，内外双层布设；锁脚锚杆加强为每榀拱架每个单元两端设置2根Φ25砂浆锚杆，L=4.0 m。

5 结 语

在地铁隧道施工中经常存在各种断面之间的转换，尤有小断面和大断面转换为常见。进入交叉口施工后，由于断面变化较大，交叉口处受力复杂，施工难度大，安全风险高。该文介绍的施工方法及其之间的转换，通过合理的施工方法，保证了工程安全，确保工程质量，为类似工程的设计和施工积累了一定的经验。

[1] 白廷辉.上海地铁2号线区间隧道盾构施工若干技术难题及对策[J].地下工程与隧道，2000(2):2-9,47.

[2] 张国辉.地铁区间隧道台阶法与中隔墙加台阶法施工及其转换[J].城市轨道交通研究，2013,12:108-110.

[3] 刘洪伟，王斌.铁营孜矿岩巷小断面扩刷大断面硐室施工方法[J].能源技术与管理，2012(5):81-97.

[4] 柳宏达.南京地铁2号线上新区间施工关键技术研究[J].现代城市轨道交通，2012(2):33-35.

声 明

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本刊编辑部

The Size of Section Conversion Research on Construction Technology of Subway Tunnel

HOU Qin

(Hubei Water Resources Technical College, Wuhan 430202，China)

Conversion construction according to size of section Huangmaoping-Gaoyi kou interval tunnel encountered,this paper studied on the variation of cross section，the intersection stress is complex, difficult construction, safety risk.And a series of engineering measures were adopted and successfully applied in the concrete construction.

interval tunnel; large cross section; transformation; construction technology

10.3963/j.issn.1674-6066.2015.02.013

2015-03-05.

侯 琴(1979-)，讲师，硕士.E-mail:56202451@qq.com