地铁隧道横通道转正洞安全快速施工技术

摘要：针对城市地铁隧道施工难度大、安全风险高、工期紧的工程现状，通过技术创新和工程实践，采用大包施工工法，安全快速地完成了横通道转正洞施工；工程实践表明，文中方法是合理的，所采用的技术方案是安全可靠的，加快了施工进度，降低了施工成本，取得了良好的技术经济效益。

关键词： 地铁 横通道转正洞 安全快速 技术

1.工程概况

北京地铁大兴线起点~新宫站（以下简称起新）区间及新宫站~西红站地下线（以下简称新西）区间包含起新区间正线隧道、折返线隧道和新西区间地下线隧道三部分，其中暗挖有四种断面双连拱隧道323.67m、左右单洞双线隧道2498.175m（双延米），区间隧道共有10个临时施工竖井和9个联络通道，并因场内绿化迁改、房屋拆除、管线改移等原因， 于2009年3月才开工而后又为了切实贯彻 “加快北京城市轨道交通的步伐”的精神， “洞通”工期目标提前至2010年1月，即土建实际施工时间仅11个月。

2.横通道大包法转入正洞施工方案

区间隧道施工竖井为矩形断面，竖井作为辅助坑道，通过横通道转入正洞施工，竖井、横通道、左右线隧道结构平面布置及结构剖面布置如图1所示。

2.1大包法

所谓“大包法”是指横通道直边墙的设计高度大于隧道的开挖高度，横通道转正洞时能够在直边墙上破口完成正洞施工。为确保左右线隧道四个面开口时横通道的稳定，横通道设计为复合初支。横通道及断面开口示意见图2所示。

2.2转入正洞施工方法

（1）超前支护措施

在横通道复合初支第一层施工完后，随即施工正洞的第一环超前小导管或管棚，在正洞开挖前进行注浆加固土层，并施工横通道的复合初支第二层，同时施做正洞开口处的横梁及两侧密排型钢立柱，横通道转入正洞的预加固措施如图4所示。

（2）正洞破口施工

由于与横通道相交的断面为标准断面，结构尺寸相对较小，破口施工时采用短台阶法，在预加固措施做好的前提下，上台阶开挖1倍洞径(即5~6m)后，随即进行下台阶破口施工及开挖土方。

2.3工法特点

采用大包工法，主要特点是直接破口进入正洞，避免了小导坑及反扩和横通道二衬的施工，共可节省工期两个半月左右，为控制地表沉降和横通道结构安全，设计了复合初支，即在横通道初期支护施工的同时，同步平行施工二次支护（注：二次支护在横通道整个断面初期支护封闭成环后立即施做），并在破口处形成工字型钢门框，保证了破口时受力的整体性和施工安全。

3.施工过程数值模拟分析

借助数值模拟分析，对施工方案进行了进一步优化，对优化方案的施工过程进行了仿真模拟。

（1）计算模型。竖井、横通道、正洞计算模型见图4所示。

（2）施工方案优化分析。四条隧道进行编号如图4所示，主要考察了①②③④; ①③②④; ①④②③这三种施工路径。地表沉降计算结果来看，路径效应不明显，施工时选择了①②③④作为施工路径。针对这种施工路径，对施工过程进行了模拟分析。

（3）主要结果。施工完成时地表最大沉降为29.43mm；施工过程中的受力、变形、塑性区分布表明，该施工方案是合理可行的，所采取的措施是可靠的，能够确保周围环境以及施工过程中结构的自身的安全；根据施工监测结果，施工完成时地表最大沉降为22.38mm，满足《监控量测技术规程》中有关浅埋暗挖法隧道的地表沉降值≤30mm的要求。

4.结论

为了避免小导坑爬坡反扩转入正洞施工需二次扩挖和二次衬砌、对土体的扰动较大、工期较长等缺陷，创造性提出了软弱围岩中横通道转正洞大包施工工法。在横通道直边墙直接破口进入正洞，可节省工期两个半月左右，为控制地表沉降和施工安全，横通道采用了二次支护复合结构，并在破口处形成门框，保证了破口时的施工安全，加快了施工进度，确保了施工质量，显著降低了施工成本，成功地实现了安全、快速施工的目的。可供类似工程借鉴和推广应用。

参考文献：

【1】铁三院.起点~新宫站区间设计图文件.2009

【2】王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论.安徽教育出版社.2004.

作者简介：资斌全(1976.04-)，男（汉族），四川省绵阳市人，工程师，本科，研究方向：城市地下工程。