大断面横竖洞室群施工技术探讨

张 玉 强

(中铁隧道集团二处有限公司，河北 三河 065201)

0 引言

随着社会经济的快速发展，基础设施的建立已成为当前发展的重任，城市作为经济文化中心地带，汇聚了先进的技术科技，人口密集，工程设施齐全，但地上、地面、地下各专业及工程施工干扰大，交叉多，地质条件复杂，施工限制多，因而，如何在确保安全的情况下，因地制宜，采取针对性的应对措施，完成工程建设任务，已成为当前研究的热点。

本文通过对因场地限制而形成的凤西路车站2号风井及风道与施工斜井交叉处大断面横竖洞室群施工技术进行总结，对过程控制措施进行阐述，旨在为交叉洞室群施工提供参考，以实现技术交流及工程创优。

1 工程概况

1.1 工程简介及现状

重庆轨道交通五号线一期工程凤西路站，位于成渝高速公路的正下方，大体上呈东西走向；车站总长219.8 m，采用暗挖单拱双层结构，设四个出入口、两组风亭及施工斜井一座，其中2号风道除主风道外，又分为2号新风道及2号活塞风道，呈T型状，在T型端位置并排布设四口竖井，在2号新风道左侧设无障碍电梯井一座，共计五口井；车站北侧为内环高速路，车站南侧为房建施工场地，场地限制多，故此施工斜井在横向上穿2号活塞风道及2号新风道，竖向与五口竖井全部交叉通过，凤西路站平面布置图详见图1。

2号主风道在车站施工期间即开始施工，除接口14 m范围风道开挖支护未施工外，其余部位结构全部完成。

1.2 水文地质条件

2号风道走向173°，洞跨16.0 m，洞高约13.0 m(两层)，隧道埋深17.0 m～18.0 m。表层由厚9.8 m～14.6 m的土层覆盖，其下为砂质泥岩与砂岩互层。中风化围岩厚3.3 m～8.8 m，为洞跨的0.2倍～0.6倍。围岩裂隙发育，呈块状结构，地下水发育，围岩级别为Ⅴ级。洞顶中等风化岩层厚度小于2.5Hq=18.90 m，为浅埋隧道，成洞条件差。隧道洞顶中风化岩层最小仅约为3.3 m，开挖过程中围岩极易坍塌至地表，受地表影响极大。

本风道出口设置一排风亭，风亭开挖后将在83°，173°，263°,353° 4个坡向上形成边墙，长约5.7 m，宽约4.5 m，上部土层厚度约13.6 m～15.3 m，竖井深约18.2 m，井壁岩体主要为砂质泥岩夹薄层砂岩。土质边坡较高，土体内部可能产生圆弧滑动或失稳，风道井身段围岩均为中等风化砂质泥岩夹薄层砂岩，围岩级别为Ⅴ级。

1.3 开挖断面及支护参数简介

风道采用马蹄形结构，主风道开挖断面宽14.96 m×高15.74 m，开挖轮廓面积215.77 m2，双层结构；活塞风道开挖断面宽11.96 m×高14.24 m，开挖轮廓面积155.25 m2，双层结构；新风道开挖断面宽6.68 m×高7.14 m，开挖轮廓面积43.47 m2；最大竖井开挖断面8.1 m×5.8 m。

主风道及最大竖井支护参数见表1。

表1 主风道及最大竖井支护参数表

1.4 风险描述

本风井及风道洞室群与施工通道在横竖向相交，风井所处位置以土质围岩为主，整个施工区域位于回填土区，地下水丰富，在风道上方竖井密布，井壁最小距离3 m，开挖过程中极易形成坍塌及井壁失稳。风井及风道与施工通道立面关系图详见图2。

2 施工工艺

2.1 总体思路

由于风道及风井与施工斜井相交，风道及风井施工需先截断施工斜井，对施工斜井进行临时加固，利用斜井拉槽开挖进入风道上断面开挖作业，材料及渣土运输通过车站及竖井运输，先施工活塞风道，完成活塞风道衬砌后，再开挖支护主风道及竖井。

2.2 工艺流程

总体施工工艺流程详见图3。

3 施工组织

3.1 施工斜井加固

1)在竖井与施工斜井、风道与施工斜井相交的影响范围内，设置双排临时Ⅰ22a横撑，第一排设在起拱线位置，第二排设置在拱脚风道开挖影响区外，临时横撑设置间距同斜井支护拱架间距，先凿除施工斜井喷射混凝土，将横撑与斜井初支拱架焊接固定；

2)在设置第二排横撑的施工斜井初支拱架拱脚部位增设两根φ42，L=4.5 m长锁脚锚管。

影响范围内施工斜井加固示意图见图4。

3.2 竖井开挖支护

1)竖向安装支护竖井在施工斜井内的支护拱架，完成临空部位支护，并对竖井临空范围回填渣土；

2)自上而下依次完成竖井开挖支护直至施工通道底板位置；

3)为防止活塞风道上方两口活塞风井及疏散楼梯间与新风井间因井壁过薄变形，每榀竖井支护拱架间增设两根φ25对拉锚杆，@1.0 m设置；

4)在疏散楼梯间与施工斜井相交位置前后各架立3榀竖向Ⅰ18护拱，@0.5 m布置，以增强疏散通道及疏散楼梯间与施工斜井相交部位竖向支撑。

竖井加固示意图见图5。

3.3 斜井底板拉槽开挖支护活塞风道

1)从新风道端头位置施工斜井底板位置开始拉槽进入主风道中板顶，完成活塞风道上断面开挖支护，渣土通过拉槽运至施工斜井内用于斜井回填。

2)自活塞风道端头位置拉槽反向开挖完成活塞风道下断面开挖支护；活塞风道开挖按照8步CRD法施工，其中上下断面各两层，风道施工工序图如图6所示。

3)活塞风道正上方为施工斜井，活塞风道施工会增加该部位空间尺寸，为防止施工斜井在活塞风道施工时下坐，活塞风道施工时在拱部施工斜井支护拱架拱脚部位左右侧各增设2根T51自进式锚杆，L=6 m，纵向间距同活塞风道拱架间距，以对拱脚部位补强加固，活塞风道与施工斜井加固横向剖面如图7所示。

3.4 活塞风道及活塞风井衬砌施工

1)活塞风道初支完成后，立即浇筑底板混凝土，搭设支架体系，采用型钢+钢模的组合方式浇筑侧墙及中板混凝土；

2)混凝土浇筑过程中临时支撑不拆除，在中板位置人工凿开临时支护与中板接口部位喷射混凝土，安装中板钢筋，将临时支撑型钢一起浇筑在中板内；

3)待侧墙及中板混凝土浇筑结束后，在中板上搭设支架，浇筑风道拱部混凝土，活塞风井与活塞风道接口范围内1 m混凝土随拱部一起浇筑，尽早完成接口封闭。

3.5 新风道及主风道施工

1)活塞风道开挖结束后，及时开挖支护主风道，主风道采用CRD法施工；

2)主风道同活塞风道采用8步施工，中板上渣土通过施工斜井运输，中板以下渣土通过风道自车站内运出；

3)在中板下开挖支护前，对新风道进行局部处理，完成初期支护；

4)由于主风道上方有竖井且与支风道相接，接口部位受力复杂，开挖临空面大，该部位临时支撑全部挂网满喷混凝土，且与竖井相接部位主体拱架不切除，全部满喷支护，待后期衬砌完成后再拆除；

5)主风道开挖支护结束后浇筑底板混凝土，分块浇筑中板及侧墙混凝土，先浇筑靠近新风道侧中板及侧墙混凝土，该部位混凝土同新风道底板混凝土一同浇筑；

6)待混凝土强度满足要求后，拆除临时中隔壁，中隔壁拆除物通过靠未浇筑中板侧运出；

7)浇筑新风道衬砌混凝土；

8)浇筑主风道剩余部位混凝土及竖井混凝土。

4 结论与体会

1)大断面横竖洞室群在施工前需进行详细的施工过程模拟分析，对可能出现的风险进行预判及风险防御，通过组合式加强措施，合理化布置施工工序，可有效降低施工过程风险，在同等条件下的施工环境中可借鉴。

2)该洞室群在实施过程中，采取了增设临时支撑、锁脚锚管、自进式锚杆、延缓支撑拆除时间等措施对竖井与风道接口、施工斜井与风道接口、风道内部空间进行加强，并加密监控量测频率，采取减震爆破等方式降低施工过程扰动。

3)施工过程中可根据实施情况结合监控量测数据优化施工工序，该洞室群体在2号活塞风道开挖结束后，立即浇筑了活塞风道中板及侧墙混凝土，同时同步实施主风道开挖支护，并分左右幅浇筑了主风道侧墙及中板，在右幅(靠新风道)中板浇筑后，对主风道临时支撑实施拆除，拆除物通过左幅风道底板运出，有效降低了后期临时支撑拆除风险。

4)该洞室群施工过程中需做到工序衔接连贯，在施工各项加强措施后，及时完成开挖支护作业，封闭主风道左右侧的活塞风道及新风道，减少洞内空间裸露时间。

5)由于该洞室群所处位置地质条件差，围岩孔隙水及裂隙水发育，受降雨影响，施工过程中竖井内出现大量水幕，通过在井壁进行底压注浆及地面设置降水井可减弱部分渗水，如何采取有效措施降低施工期间地下水影响是本工程的研究改进方向。