一种地铁隧道从竖井进暗挖区间洞门的施工方法与流程

本发明涉及城市轨道交通地下工程施工领域，尤其涉及一种地铁隧道从“围护桩+箱型主体结构”形式竖井进暗挖区间洞门的施工方法。

背景技术：

已知的，对于地铁工程隧道施工，目前从竖井进入区间隧道洞门的施工方法，通常是先开挖竖井见底，施做竖井箱型主体结构，待结构达到设计强度后破除围护桩，然后以爬坡开挖，二次反破围护桩形式进洞，或直接向上开挖，架立区间正线钢格栅进洞。此种施工方法存在主要问题有：1：主体结构洞门顶部与正线结构内轮廓标高相同，初支结构高于洞门一般为0.6m～0.8m，在破除洞门时，暗挖马头门上部围护桩时需向上破除，对此部分进行破除作业时空间狭小，无法使用机械设备，必须采用人工破除，而采用人工向上破除围护桩时工效极低，且存在较大安全隐患，作业难度大；2、破除混凝土时震动较大，在遭遇不良地质如砂卵石地层时，因其自稳能力较差，可能诱发塌方，在上述有限空间作业过程中，作业人员的安全不易保障；3、围护桩竖井围护结构中，超前小导管施工难度大，且施工效果不能确保，只能通过超前管棚进行加固，若需要有效加固马头门范围内土体，需在竖井开挖前从地表采取旋喷或袖阀管注浆等方式提前进行加固，对于工期和成本均存在较大的影响，而且在不良地质情况下，加固难度大，加固效果不能保证。

技术实现要素：

为了克服上述方法的不足，本发明提供了一种地铁隧道从“围护桩+箱型主体结构”形式竖井进暗挖区间洞门的施工方法。本发明为，在竖井开挖至洞门顶标高位置阶段，设计了一种洞门拱部预挂结构，在竖井开挖至洞门拱部时，在有效施工监测下，提前破除部分围护桩，进行洞门拱部施工，将区间暗挖隧道马头门拱部可能需要反破部分提前进行施工，可以有效避免上述常规施工方法可能涉及到的在竖井底再搭设支架高处作业，以及人工向上破除围护桩带来的安全隐患，降低了类似工程工序的作业难度及施工风险，也规避了作业过程中不良地层的处理需求，同时也能缩短一定的施工工期。

为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种地铁隧道从竖井进暗挖区间洞门的施工方法，包括如下步骤：

1）竖井按正常工法开挖至区间隧道暗挖马头门拱顶高度下1m处，停止开挖，施工竖井初期支护；

2）接上步骤，采用人工配合风镐小型设备对马头门拱顶处隧道顶部60°范围的竖井围护结构进行破除，破除3～4根围护桩，破除时将围护桩主筋剥离20cm～30cm，破除部分的宽度为区间隧道一节马头门顶部钢格栅拱架的水平长度，破除高度为对应拱形部位的矢高，破除深度为并排架立3榀钢格栅拱架宽度；破除完成后进行测量，检查破除部分净空是否满足设计和方案要求，确保支护结构安装空间和区间隧道后期二次衬砌不侵入隧道界限；

3）接上步骤，破除完成后架立马头门顶部钢格栅拱架；马头门顶部钢格栅拱架采用联立方式，确保覆盖围护桩段；马头门顶部钢格栅拱架采用间距与竖井围护桩主筋一致的l型钢筋与围护桩主筋固定连接；

架立马头门顶部钢格栅拱架时通过测量来控制其中线、高程、深度参数，确保位置正确；

4）接上步骤，架设不小于i20型工字钢托梁对破除洞门及马头门顶部钢格栅拱架进行连接加固，工字钢托梁架设的榀数、长度与马头门顶部钢格栅拱架的榀数、宽度一致，二者连接处设置连接钢板并焊接牢固，工字钢托梁底部与未破除的围护桩密贴；工字钢托梁上增设i20型钢立柱，钢立柱的顶部顶在l型钢筋底部，加强对围护桩的支撑，钢立柱间距不大于1m，纵向间距与马头门顶部钢格栅拱架宽度一致，完成后对马头门顶部钢格栅拱架及工字钢托梁进行喷射混凝土封闭，实现洞门拱部预挂结构的整体稳定；

5）接上步骤，布设加测点；在洞门处上、下、左、右四个位置分别设置1个位移监测点，采集初始值，并每日监测位移变化，及时掌握拱部结构变形情况，确保工程施工安全；

6）接上步骤，继续向下开挖至竖井设计底标高，施做竖井主体结构；

7）接上步骤，待主体结构达到设计强度后，破除洞门位置剩余围护桩结构，拆除拱顶的工字钢托梁及临时钢立柱，并连接洞门边墙及下部钢格栅拱架，完成洞门施工。

所述步骤5）中监测点采用反射片布设，用全站仪进行位移测量。

采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性。

本发明所述的一种地铁隧道从竖井进暗挖区间洞门的施工方法，采取预挂洞门的方法，提前施工马头门拱部结构，减少了高处施工作业难度，能够实现在竖井开挖到井底后快速进入下道工序施工，保证隧道结构及施工安全；具有以下有益效果：

1、在马头门拱部破除部分围护桩，采用马头门顶部钢格栅拱架连接进行受力置换，对基坑支撑体系影响较小，能够保证围护结构安全。

2、相比竖井开挖至井底后再挂拱顶洞门方法，避免了向上破除围护桩，可以大幅度降低后续正线洞门破除难度，避免了可能存在的不良地质处理或面对的风险和费用增加。

3、避免了类似结构形式竖井因马头门处超前小导管施工难度大，效果不佳，在马头门施工过程中产生的施工风险、费用和工期的增加。

4、在开挖过程中预挂上述部分洞门，可以大幅度降低结构完成后洞门破除难度，较常规方式至少可以节约7天以上。并避免了后期可能存在的换拱费用增加和施工风险。

【附图说明】

图1是本发明竖井围护结构平面图；

图2是本发明竖井围护结构和洞门结构剖面图；

图3是本发明预挂洞门部分正面构造图；

在图中：1、围护桩；2、马头门顶部钢格栅拱架；3、l型钢筋；4、托梁；5、钢立柱。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；

实施例1：西安地铁9号线香～纺区间于区间盾构与暗挖段左、右线各设置一个盾构吊出井，盾构吊出井为区间盾构接收井，兼做暗挖施工竖井。竖井净空尺寸为11.7m×15.1m，其中左线竖井深19.3m，右线竖井19.5m；竖井采用“钻孔灌注桩+钢支撑”围护结构，单个竖井围护桩数量为41根。竖井兼做区间防淹及人防结构，竖井主体结构为地下两层框架结构，小里程防线为区间暗挖隧道马蹄形断面宽度7.1m，高度7.7m。采用复合式衬砌，初支厚度300mm、二次衬砌厚度400mm。现场以左线暗挖洞门施工为例进行说明，实施的具体方法是：

1、拱架制作：

①加工马蹄形断面最顶部一节钢格栅拱架，水平长度为3.598m，矢高为0.686m；

②加工i20工字钢做托梁，并准备连接钢板和工字钢立柱，均加工3榀备用。

2、开挖盾构井至拟定预挂马头门拱顶高度下1m，停止开挖，按照要求完成钢支撑安装工作，在这个位置，工作人员无需任何支架，可以站立完成以下施工。

3、拱部围护结构破除：

通过地面测量基点进行放线确定隧道中线，然后对隧道断面中线两侧各30°的拱顶，即洞门拱顶处隧道顶部约60°范围的洞门进行破除，破除长度为3.6m，高度为0.75m，深度为1.05m，破除3根围护桩。破除采用人工方式，使用风镐等小型设备进行施工，破除时预留围护桩主筋20cm长不予割除。破除完成后检查断面是否满足设计和方案对净空的要求。

4、拱架安装：

①架立破除围护桩段马头门顶部钢格栅拱架2。进洞段从洞门口往里联立3榀马头门顶部钢格栅拱架2，拱架间距0.35m，进深共1.05m，钢格栅拱架2与围护桩1之间采用l型钢筋3连接，l型钢筋3为φ22螺纹钢，间距为0.2m/根，确保围护桩主筋与钢格栅拱架2和l型钢筋3进行有效连接。

②架立钢格栅拱架2时与正常开挖时一致，需检查钢格栅拱架2的中线、同步、高程等参数，固定后完成l型钢筋3焊接。

5、型钢托梁安装：

架设工字钢托梁4对破除洞门结构及钢格栅拱架2进行加固。钢格栅拱架2底部采用i20工字钢作为托梁4，托梁4底部与下部未破除的围护桩1密贴，共架设3榀工字钢托梁4，钢格栅拱架2与托梁4连接处设置连接钢板并焊接牢固，架设完托梁4后，安装型钢立柱5，钢立柱5的横向间距为0.8m，每榀托梁4上设有三个钢立柱5，共计安装9根立柱。

6、对拱部初支结构及型钢托梁进行c25喷射混凝土进行封闭，完成拱部预挂洞门施工。

7、布设监控测点，在洞门处上、下、左、右位置各布设一个监测点，共布设4个位移监测点，监测点采用反射片布设，用全站仪采集初始值，每日监测位移变化数据。

8、继续向下开挖至竖井设计标高底，施做竖井主体结构。

9、待主体结构达到设计强度后，破除洞门位置剩余部分围护桩结构，拆除拱顶的托梁及临时立柱，并连接洞门边墙及下部钢格栅拱架完成洞门施工。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施案例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。