超大斷面處馬頭門破除關鍵技術(shù)探析★

劉燈凱 饒軍應 吳紅軍 李佳禧

(1.貴州大學土木工程學院，貴州 貴陽 550025； 2.中鐵十二局集團第三工程有限公司，山西 太原 030000)

1 概述

馬頭門一詞源于礦山井巷工程，其定義詳見文獻[1]。在城市地鐵施工中，把由斜井進入?yún)^(qū)間隧道間的施工也稱作馬頭門開挖。馬頭門是隧道結(jié)構(gòu)最薄弱部位，開挖時，原結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)發(fā)生改變，當施工不當時，易造成原結(jié)構(gòu)的變形，嚴重時甚至引起結(jié)構(gòu)破壞。因此，在遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”的十八字方針[2]的基礎上，選擇合理的施工方法，細化施工工序，對馬頭門施工乃至暗挖隧道施工至關重要。

在此詳細介紹了貴陽地鐵某車站斜井進超大斷面正洞時馬頭門的施工步驟，同時對馬頭門施工時一些常見問題進行了闡述，其對類似工程施工具有借鑒作用。

2 背景介紹

貴陽地鐵某地下車站主體結(jié)構(gòu)暗挖段、附屬結(jié)構(gòu)深埋暗挖段、場區(qū)地下車站及附屬結(jié)構(gòu)隧道圍巖體為中風化泥質(zhì)白云巖，圍巖級別為Ⅳ級。車站主體為地下二層島式車站，采用雙側(cè)壁導洞法施工，車站長236.6 m，車站標準段凈寬度19.4 m，凈高16.50 m，軌面埋深約43.2 m～61.4 m，擴大段凈寬度22.6 m，凈高19.7 m，軌面埋深約26 m～30 m，車站兩端均接礦山法區(qū)間，車站小里程端地面高程與北京西路地面高程差約為6 m～17 m。為保證施工進度在區(qū)間隧道左側(cè)空地處設置斜井進口。該車站共存在10個馬頭門，豎井進入橫通道2個，橫通道進入?yún)^(qū)間正線隧道8個，見圖1。

3 斜井進超大斷面正洞施工

貴陽地鐵某車站主體是利用左線一側(cè)的斜井進入車站主體結(jié)構(gòu)施工，斜井設支線1、支線2兩個支通道。支線1進入車站上部結(jié)構(gòu)站廳層施工，破除馬頭門需進行工序轉(zhuǎn)換。支線2進入車站下部結(jié)構(gòu)站臺層施工，待上部開挖支護至支線2位置時，再由支線2沿車站輪廓線破除下斷面開挖，開挖方式按照雙側(cè)壁導坑法施工。

在此介紹了貴陽地鐵某車站斜井進大斷面正洞時馬頭門的施工步驟，該車站施工時利用支線1進入車站站廳層進行施工，其一般施工步驟為：

1)施工支線1至接口位置，架立交叉口門架。斜井開挖至施工通道位置時，連立5榀通道拱架，然后在交叉口處門型拱架連立3榀，采用R51自進式鎖頂錨桿固定；

2)繼續(xù)向前掘進，按臺階法分段(縱向長度不大于1 m)開挖車站斷面范圍內(nèi)矩形轉(zhuǎn)換通道，至右側(cè)車站拱墻開挖外輪廓線，根據(jù)高度變化架立矩形門型拱架，并施作初期支護；

3)施作車站斷面拱部拱架及初期支護，左側(cè)支撐于密排門型拱架，施作節(jié)點焊接穩(wěn)固；

4)破除右側(cè)上部導洞范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換通道門型拱架，向車站縱向方向開挖并施作上部導洞初期、臨時支護；

5)破除左側(cè)上部導洞范圍內(nèi)施工通道門型拱架，向車站縱向方向開挖并施作左側(cè)上部導洞初期、臨時支護。

4 馬頭門施工

馬頭門按照三臺階(預留核心土)法的方式施工。具體施工步驟為：

1)由測量班在馬頭門位置對施工車站輪廓進行放樣；

2)沿車站開挖輪廓線，在拱部120°范圍內(nèi)打設φ42超前注漿小導管，長3.5 m/4.5 m，環(huán)向間距35 cm，并注漿加固地層；

3)沿車站右側(cè)上部導洞開挖輪廓破除80 cm寬的槽，滿足架設右側(cè)上部導洞第一榀1號、2號格柵的空間要求，將槽內(nèi)混凝土碎塊及渣土清理干凈后，在導洞內(nèi)架設第一榀鋼格柵；

4)鋼架與車站右側(cè)上部導洞已破除格柵連接牢固，預留沿通道縱向的連接鋼筋22@100 cm，并噴射C25混凝土；

5)后續(xù)密排依次架設第二、三榀鋼架；

6)三榀格柵支護完畢后，擴大馬頭門破除范圍，車站右側(cè)上部導洞上臺階繼續(xù)向前開挖支護；

7)在右側(cè)導洞上臺階開挖時，初支應及早封閉成環(huán)，超前支護、開挖、初支、仰拱要環(huán)環(huán)緊扣，根據(jù)圍巖情況嚴格控制步距；

8)在右側(cè)導洞上臺階開挖至一定距離后，沿左側(cè)導洞上臺階開挖輪廓線破除80 cm寬的槽，滿足架設右側(cè)上部導洞第一榀1號、2號格柵的空間要求，將槽內(nèi)混凝土碎塊及渣土清理干凈后，在導洞內(nèi)架設第一榀鋼格柵。其后續(xù)施工步與左側(cè)導洞相同；

9)在上部開挖支護至支線2位置時，再由支線2沿車站輪廓線破除下斷面開挖。

5 注意事項

1)應注意巖體的注漿加固效果，防止開挖后沉降過大，應加強對圍巖的注漿預加固；注漿加固之前，對注漿工藝和材料要先進行試驗后應用。若加固效果不理想，應及時根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整。馬頭門是應力集中的地方，開門之前必須檢查措施是否到位，否則推遲開門時間。

2)為了確保圍巖穩(wěn)定，便于初期支護的施作，給施工提供良好的作業(yè)環(huán)境，確保施工質(zhì)量，降水工作應超前安排進行，以保證在無水條件下進行開挖、支護。對滲透系數(shù)差異較大的土層、砂層，施工期間要密切注意流沙、流土或管涌等不良現(xiàn)象。

3)施工過程中對隧道前方土體進行超前預測，以便提前采取預防保護措施，避免險情發(fā)生。具體可采取對地面進行雷達探測及掌子面打設超前導管的方式探明前方地層狀況等辦法。

4)施工時做到及早封閉成環(huán)，超前支護、開挖、初期支護、仰拱/臨時支撐要環(huán)環(huán)緊扣同時要根據(jù)圍巖情況，嚴格控制步距(特別是二襯和掌子面的距離)。

6 結(jié)語

1)馬頭門是隧道結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，其開挖造成隧道結(jié)構(gòu)發(fā)生受力轉(zhuǎn)換，其受力轉(zhuǎn)換過程有待研究；

2)在施工的同時加強施工變形監(jiān)測及對量測信息的處理及反饋；

3)加強隧道施工的信息化管理，以施工過程中的監(jiān)測信息為依據(jù)，動態(tài)管理施工過程；

4)隧道施工過程安全隱患眾多，優(yōu)化施工方法、步驟的同時深化安全意識，是避免事故發(fā)生的有效手段。