竖井马头门施工工法

摘要：在城市地铁暗挖隧道施工中，把由竖井围护桩开口进入暗挖区间、明挖的围护桩开口进入暗挖区间隧道的施工，称为马头门施工。马头门施工需破除围护桩造成马头门处受力突变，是隧道施工的重难点所在，如施工不当容易造成原结构的变形，地表的沉陷，严重时甚至引起结构破坏。选择合理的施工方法和施工顺序，是保证马头门施工质量及施工安全的关键所在。本文根据成都地铁川师车辆段试车线暗挖段隧道马头门施工经验就马头门施工总结施工方法。

关键词：竖井马头门 施工 工法

中图分类号： TU74 文献标识码： A

引言

一、 工法特点

竖井马头门即竖井与隧道正洞交叉处，是明、暗挖施工接合点，结构受力比较复杂。竖井开挖至横通道上断面后，先行将横通道上半断面进洞，随后随竖井土方开挖同步进行竖井下断面马头门施工。竖井挖至横通道上半断面时，上半断面先行破除，立即完成上断面初支封闭；上断面进洞一定距离后（一般为3-5m）开始施工竖井土方，开挖至隧底标高后破除下半断面桩基，下断面初支封闭，竖井马头门桩基破除完成。即为随竖井土方开挖同步进行竖井马头门施工。

二、 适用范围

本工法适用于城市地铁暗挖隧道马头门施工。

三、 工艺原理

竖井马头门施工各阶段受力分析：

马头门破除前：竖井周围土层自稳性较好，竖井围护结构处于整体承受均匀土压力的状态。马头门破除后，马头门位置桩基破除，竖井围护结构受力点发生变化，不能提供土压力，竖井壁处在偏压状态。开挖的高差越大则产生的偏压越大，产生的偏压由竖井围护结构支撑以及在马头门两侧土压力而产生的摩擦力来平衡。如果上述的受力状态达不到平衡，则可能产生土体松弛和失稳，这是开挖马头门时的最危险的状况。马头门破除完成隧道洞口封闭成环后马头门建立新的受力平衡状态。

因此，本工程施工时随土方开挖破除马头门，大大减小了马头门全断面破除时造成的偏压过大而产生的应力集中现象，施工过程中尽快施作洞口上断面格栅钢架，并施作一定长度的横通道以提供支撑力，建立新的平衡。必要时对马头门高度范围的土体进行超前加固，提高拱效应，降低施工风险、确保施工安全。

四、施工工艺流程

竖井马头门施工时要破除竖井洞口位置围护结构，由于破坏了整个竖井中的结构受力使洞口处出现应力重新分布，最容易使该处围岩失稳，施工中应在马头门位置处进行加固措施处理。竖井马头门破除工艺流程如下：

1、竖井土方由隧顶开挖至标高上断面拱脚时，由测量队在马头门位置测放出上断面隧道开挖轮廓线位置，马头门处平均预留外放量15cm。

2、隧顶1200范围内施工超前小导管；为保证桩后土体稳定先施工可在桩间施做的6根超前小导管，小导管位置位于桩身时，上断面桩基破除完成后则立即进行剩余13根小导管施工。

3、沿开挖轮廓线破除格栅一单元范围（2-6）桩80cm宽凹槽，破除深度为一半的桩基即为50cm，以满足架设上段面格栅钢架空间要求，（1、7）破除为L型作为格栅支撑面。

4、将槽内的砼块及杂物清除后立即架设隧道马头门上断面第1、2榀格栅钢架，并将格栅与破除桩基钢筋焊接牢固，由于桩基影响，固定格栅的锁脚锚杆无法正常施工，此处（1、7）桩L型支撑面桩基钢筋作为代替锁脚锚杆使用，格栅钢筋支撑于(1、7)桩支撑面，并将格栅钢筋与(1、7)桩钢筋焊接牢固。

5、扩大破除范围，与第2榀钢架密布第3榀格栅钢架并与桩基钢筋焊接牢固，密排的3榀钢架通过Φ22钢筋焊接为整体，连接筋环向间距50cm布置，喷射C25砼封闭上断面，喷射砼厚度30cm，凿断上断面桩基，立即封闭上断面掌子面。

6、依隧道开挖方案上断面推进3m后封闭上断面掌子面，（3-5）桩施做临时钢支撑固定上断面，支撑底端与下断面桩身钢筋焊接，顶端支撑于支撑垫板；

竖井土方继续开挖至隧底标高后开始破除下断面桩基，破除(1、7)桩L型临时支撑面，（2、6）桩破除为斜桩头，作为固定二单元格栅支撑面，下断面二单元位置破凿80cm凹槽。

7、下断面二单元格栅连立，上部与一单元格栅通过螺栓连接，下部支撑于（2、6）斜桩支撑面，并将格栅钢架与桩基钢筋焊接牢固，喷射C25砼封闭下断面二单元，喷射砼厚度30cm。

8、拆除上断面临时支撑，破除下断面三单元（2、6）桩斜桩头及（3-5）桩基，立即连立三单元3榀格栅，格栅两端与二

单元格栅通过螺栓连接，3榀格栅通过Φ22钢筋焊接为整体，连接筋环向间距50cm布置，并将格栅钢架与桩基钢筋焊接牢固，喷射C25砼封闭下断面三单元，喷射砼厚度30cm。马头门初支封闭成环后立即初喷下断面掌子面，使掌子面封闭。马头门破除完成。

五、 材料与设备

主要设备配置表

序号 设备 数量 单位

1 挖掘机 1 台

2 空压机 4 台

3 凿岩机 1 台

4 风镐 4 台

5 电焊机 2 台

6 膨胀水泥 10 袋

六、 质量控制

施工前，根据质量目标制定详细的质量计划和一整套完整的工作程序、管理制度及专项质量检验、验收制度，工程技术人员现场跟班作业。

（1）自检制度。加强质量监控，按规定检验范围和抽检的频率进行质量检验；加强现场质量控制，严格执行自检。

（2）技术交底制度。全面实行三级交底制度，开工前工程技术人员都要进行书面技术交底，最终交底到现场作业层。

七、 安全措施

依照“安全第一，预防为主，综合治理”的安全方针，根据各自的岗位职责形成项目部的安全保证体系，从安全组织管理与安全生产管理两个方面主抓安全生产工作。加强施工过程控制：

（1）围护结构桩身凿除前，必须待环框梁混凝土强度达到设计要求，不得冒险施工。

（2）围护结构桩身凿除前，按要求储备应急救援物资。

（3）马头门施作时，必须严格按照方案要求施工工艺施工，不得随意变更施工工艺及工序。

（4围护结构桩身凿除过程中，加大监控量测频率，若发现变形突变时，立即停止施工，分析原因，做好加固措施后，方可继续施工。

（5）围护结构桩身凿除过程中，安排专人进行竖井井壁巡视，发现裂纹等，立即停止施工。

（6）及时施作马头门处初期支护，封闭成环。

八、 环保、节能措施

根据成都市环境保护及文明施工的法律法规、标准及业主要求，项目部建立了环境保护体系和文明施工体系。加强施工中对自然环境保护；加强对噪声、光污染控制；加强对粉尘、扬尘污染的治理。除此之外对于成都地区地方政府的要求做到：

（1）随时接受地方政府的监督和建设单位的定期检查，对存在的问题及时进行整改，切实搞好文明施工。

（2）项目部成立办，定期走访施工现场周围居民，妥善解决居民投诉。

九、 技术经济效益分析

机械选择多样

马头门破除时可利用挖掘机破除辅以凿岩机、风镐等小型机械；可以利用凿岩机钻孔后利用膨胀剂进行涨裂破除；另外还可利用专业队伍进行物理切割进行切断。多种机械亦可混合搭配使用，使得破除施工方法更加灵活多变。

缩短施工工期

本工法与传统的相比施工相比减少了搭设、拆除脚手架等复杂工序；且在施工机械选择的多样性亦能起到事半功倍的效果。实操过程中能缩短马头门施工工期约5-7天。

施工经济效益

与传统工法相比本工法缩短施工5-7天，马头门破除施工时需人工8人，共计增加48个工天约计9600元；租赁及运输脚手架费用约计2000元，共计11600元。除此之外，保证施工安全可控且保证关键节点工期的间接效益则是本工法最大经济效益。

十、 结束语：

成都地铁7号线10标川师车辆段与综合基地工程试车线喷锚构筑法隧道，竖井开挖结构净尺寸为8.4m×11m，竖井围护结构为钻孔灌注桩1000@1200+C25桩间喷砼；马头门净开挖宽度6.5m、净高度6.876m，洞口预留外放量15cm；需破除7根围护桩，其中破除整桩5根、破半桩2根。以此竖井为起点向暗挖隧道开洞掘进，竖井施工过程安全无事故，施工安全风险低；施工高效高，总耗时20天完成两处马头门施工；施工过程中监测数据稳定。本工法在竖井马头门施工中的应用，是本工程竖井马头门施工高效安全完成的关键所在。