福州地铁6号线樟岚停车场出入场线斜井马头门进正线矿山法隧道施工技术

艾零件

（福州市地铁建设工程质量安全监督站, 福建 福州 350025）

摘要：城市地铁由于受城区场地受限制，往往设计为由竖井开挖至正线施工，但竖井施工及竖井进正线施工效率低。本文主要介绍竖井变更斜井以及由斜井进正线的施工技术，这种施工技术在地铁工程中极少采用，本施工技术不仅极大地提升了施工效率，达到安全快速进正线的目的，同时也为今后地铁施工技术的选择提供了经验与参考。

关键词：矿山法隧道，竖井变更斜井，微台阶，斜井马头门。

Mine tunneling construction technique for inclined shaft ingate into positive line of Zhanglan parking lot entry line in Fuzhou Metro Line 6

AI Ling-jian

(Fuzhou Supervision Station for Quality and Safety of Metro Construction, Fuzhou, Fujian, 350025)

Abstract: As a result of the site limitation, urban subway construction is normally excavated from vertical shaft to positive line, whilst construction efficiency of vertical shaft and the corresponding ingate into positive line is low. This paper proposed a construction technique for the alteration of vertical shaft to inclined shaft and for the inclined shaft ingate into positive line, which is rarely employed in the subway engineering. This technique can significantly improve the construction efficiency, thereby achieving the goal of entering the positive line safely and quickly. The proposed construction technique can provide a reference for the future subway construction.

Keywords: mined tunnels; change of vertical and inclined shafts; micro step; ingate of inclined shaft

1. 工程概况

福州市轨道交通六号线出芦岐站后，先沿东南方向延伸，后转向西南方向，进入樟岚停车场出入场线。樟岚停车场出入场线地处福州市仓山区城门镇樟岚村，位于福泉连接线南侧，线路平面最小曲线半径250m。出入场线全长1250.443m，其中矿山法段全长1062.445m。出入场线原设计2个竖井和1个洞门，1#盾构井位于芦岐站大里程，与芦岐站~梁厝站区间共用，竖井尺寸为17.9mx48.8m，基坑深23.28m，围护结构上部采用1000mm厚吊脚墙；2#竖井位于出入场线中部，采用矿山法施工；3#洞门位于樟岚停车场端，采用明挖法施工。原设计出入线及竖井平面布置图见图1。

图1出入线及竖井平面布置图

2. 进正线方案比选

樟岚停车场出入场线原设计由竖井进入正线隧道施工，但由于1#盾构井位于主线不属于本施工区段内，施工完成时间不受控，无法保证工程正常施工的时间节点，另考虑到3#洞门位于居民区受拆迁进度制约也不具备进正线隧道施工的条件因素，因此2#竖井成为工程的重点。通过对周边环境的调查，并综合考虑洞口场地规划、进隧道出碴效率、施工安全、交叉施工、项目工期等因素，经设计优化、方案比选，认为斜井相比竖井施工条件更好，既施工便利，掘进快，能快速到达正线施工，缩短工期，又能有效减少交叉施工影响，保证运输通畅，提高出渣效率，最终决定进行设计方案变更，取消竖井改为斜井。设计竖井平面布置图-见图2，变更后斜井平面布置图-见图3。

图2设计竖井平面布置图

图3变更后斜井平面布置图

3．总体施工顺序及方法

以斜井为主要施工通道。斜井马头门、出场线和入场线均采用微台阶法施工，其中在施工马头门时将出场线和入场线锁口施工同步完成。斜井进正线共开设4个工作面，当斜井施工至井底后，先开挖1#、3#工作面即出场线大里程方向和入出线小里程方向两个工作面，待两个工作面各自开挖大于20m后，再进行相邻2#、4#工作面开挖，相邻工作面错位推进，错位距离不小于20m。隧道施工按机械配套施工进行组织实施，钻爆法开挖，装载机装碴，自卸汽车出渣。总体施工顺序如图4。

图4 斜井进正线施工顺序平面布置图

4.马头门施工

马头门原设计断面尺寸为7m*8.9m，考虑到与正线交叉、夹角且为出碴错车主要通道，将马头门断面尺寸变更为9m*8.9m。施工工法采用微台阶施工，台阶长度控制在5m~7m，上台阶出碴采用挖机扒碴，下台阶采用50装载机配合8m³自卸汽车出碴^［3］，斜井施工进入马头门后先上坡开挖至隧道中线，再反挖ⅢA、ⅢB断面交界处并进行支护，剩余横通道采用台阶法开挖至设计终点，同步对正线4个洞口进行锁口支护，待端头墙加固完成后再开始正线开挖。马头门施工顺序如图5。

具体施工步骤为：

1）斜井施工至里程K0+135.39位置起坡，以30°上坡开挖至隧道顶部；

2）反挖ⅢA、ⅢB断面交界处，并完成端头墙初期支护；

3）采用台阶法完成斜井横通道施工，至井底与正线边墙交界位置时加强支护，完成端头墙初支；

4）正线往出场线大里程方向开挖，锁口位置加强支护；

5）采用台阶法正线往出场线小里程方向施工，按设计支护参数封闭成环。

图5马头门施工顺序图

4.1ⅢA、ⅢB断面交界处端头墙

1）由于ⅢB断面净空比ⅢA断面高2.4m，斜井施工至里程K0+135.39位置起坡，按30°角上坡施工至斜井ⅢB型隧道拱顶（图5位置1），里程K0+135~K0+140支护施工与原初期支护相同，里程K0+140~145采用初喷+钢筋网+矩形工字钢拱架临时支护，初喷厚度40mm，Ⅰ16型钢拱架纵向间距1m，钢筋网200*200mm；

2）反向开挖挑顶施工（图5位置2），以1为工作平台反向挑顶开挖，反向逐架支护，里程K0+140~144位置Ⅰ16拱架间距为1m。施工至ⅢA、ⅢB断面交界端头墙位置，完成20cm厚C25锚网喷混凝土支护，网片采用φ8钢筋制作，网格尺寸20×20cm，锚杆按梅花型布置，锚杆直径为Φ22，间距1.0×1.0m，竖向入射角α=15°，长度L=2.5m。如图6。

图6ⅢA、ⅢB断面交界处端头墙

4.2横通道施工

挑顶施工完成，横通道以台阶法施工推进，在出场线边墙交界位置里程K0+143.5~145及K0+151.5~153，和入场线边墙交界位置里程K0+156.5~158及K0+164.5~166，立三榀Ⅰ20b型钢拱架加强支护，间距为0.5m，同时加L=4.5m长Φ42锁角锚管加固，并采用24cm厚C25锚网喷混凝土进行支护，网片采用φ8钢筋制作，网格尺寸20×20cm。具体见图7。横通道其他里程位置施工按ⅢB断面支护。

图7横通道剖面图

4.3马头门端头墙施工

马头门端头墙采用20cm厚C25锚网喷混凝土支护，网片采用φ8钢筋制作，网格尺寸20×20cm，锚杆梅花型布置，锚杆直径为Φ22，间距1.0×1.0m，竖向入射角α=15°，长度L=2.5m。同上图6。

4.4斜井与正线交叉口加强段施工

由于交叉口围岩受力复杂，应力较为集中，为应尽量减少施工时对周边围岩的扰动，需在该段采取加强支护措施^［4］。如图8所示。

1）对自交叉口边墙起至斜井1.5m范围内的洞身，采用I20b钢拱架进行加强支护，拱架间距0.5m，钢拱架间以环向间距1.0m的Φ22纵向钢筋连接，使其为一个整体结构，其它支护按正常断面做法；

2）在破除出入场线锁口初支前，在每榀工字钢端部（沿孔洞周边）增设锁脚锚杆，确保锁口稳定，在出入场线交叉口位置联立3榀I20b工字钢，外加L=4.5m长Φ42锁角锚管加固。

3）斜井与出入场线交叉地段设计为Ⅲ级围岩，降低一级，按Ⅳ级围岩支护类型施工。

图8交叉口剖面图

5.微台阶法施工

由斜井进入正线后先开设两个工作面，分别为斜井往出场线大里程方向，里程C1SK0+859.961～C1SK1+434.25，及斜井往入场线小里程方向，里程R1SK0+851.739～R1SK0+407.551。完成后再开设另外两个工作面，分别为斜井往出场线小里程方向，里程C1SK0+859.961～C1SK0+134.362，及斜井往入场线大里程方向，里程R1SK0+851.739～R1SK1+404.289。

5.1微台阶施工工序流程

斜井井身、马头门、正线施工工法均采用微台阶施工，开挖上台阶台阶长度控制在5~7m，仰拱初支距离掌子面控制在30~35m，上、下台阶采用同步打眼、同步爆破、同步出碴、同步初支，上台阶碴采用挖机扒碴至下台阶，下台阶采用40装载机配合8m³自卸汽车出碴至指定弃碴场。

5.2微台阶施工循环时间

具体循环时间表见表1。

表1微台阶施工循环时间表

6、方案实施对比

目前，该工程斜井与马头门均已施工完成，由斜井进正线的四个工作面也正在全力施工。根据该工程斜井与马头门的施工完成情况，并通过与其它由竖井进入正线施工且已完工项目进行对比，采用斜井马头门进正线施工技术，可达到加快施工进度的目的。原因归纳起来主要有两点：一是马头门横通道上台阶开挖支护施工至正线锁口处时可及时将锁口处的超前支护以及加强支护措施施工完成，并同步将正线上台阶掌子面封闭；二是马头门、横通道和正线锁口同步交错施工，马头门施工完成后正线具备同时进正线施工条件，既减少了先破除下台阶拱架再进行正线锁口支护施工的安全风险，又加快了交错施工4个正线锁口以及超前支护的时间。从安全风险、工期进度方面看都优势明显，具体详见见竖井与斜井施工优缺点对比表-表2。

表2竖井与斜井施工优缺点对比表

7.结论

地铁矿山法隧道斜井马头门进正线施工在地铁施工中极为少见，而且交叉口结构受力复杂，施工难度大、风险高，斜井能否顺利进入正线，是影响施工进度的关键^［2］。通过本文总结的地铁矿山法斜井马头门进正线施工技术,对城市地铁矿山法隧道施工提出如下几点建议:(1)交叉口隧道施工中要合理选择开挖方案,尽可能在保证安全的前提下快速施工；(2)隧道施工中要及时进行爬坡通道的临时支护,并确保喷射混凝土质量，确保施工安全^［1］；(3)交叉口正线锁口要及早形成封闭的支护圈体系，确保施工安全。

参考文献：

［1］ 郑之凯.隧道辅助坑道进正洞三岔口施工技术，《中华建设》-2012；

［2］ 杨延用.软弱围岩隧道斜井转正洞设计与施工技术，《铁道标准设计》-3013；

［3］ 戴文革.施工隧道斜井与正洞交叉段施工技术探，《水利与建筑工程学报》-2008；

［4］ 史振宇.包家山隧道大断面斜井进正洞挑顶技术，《隧道建设》-2010。