劉燈凱 饒軍應(yīng) 吳紅軍 李佳禧

(1.貴州大學(xué)土木工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025； 2.中鐵十二局集團(tuán)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(xiàn)[1]。在城市地鐵施工中，把由斜井進(jìn)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(shí)，原結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)發(fā)生改變，當(dāng)施工不當(dāng)時(shí)，易造成原結(jié)構(gòu)的變形，嚴(yán)重時(shí)甚至引起結(jié)構(gòu)破壞。因此，在遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的十八字方針[2]的基礎(chǔ)上，選擇合理的施工方法，細(xì)化施工工序，對(duì)馬頭門施工乃至暗挖隧道施工至關(guān)重要。

在此詳細(xì)介紹了貴陽地鐵某車站斜井進(jìn)超大斷面正洞時(shí)馬頭門的施工步驟，同時(shí)對(duì)馬頭門施工時(shí)一些常見問題進(jìn)行了闡述，其對(duì)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(chǎng)區(qū)地下車站及附屬結(jié)構(gòu)隧道圍巖體為中風(fēng)化泥質(zhì)白云巖，圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)。車站主體為地下二層島式車站，采用雙側(cè)壁導(dǎo)洞法施工，車站長(zhǎng)236.6 m，車站標(biāo)準(zhǔn)段凈寬度19.4 m，凈高16.50 m，軌面埋深約43.2 m～61.4 m，擴(kuò)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(jìn)度在區(qū)間隧道左側(cè)空地處設(shè)置斜井進(jìn)口。該車站共存在10個(gè)馬頭門，豎井進(jìn)入橫通道2個(gè)，橫通道進(jìn)入?yún)^(qū)間正線隧道8個(gè)，見圖1。

3 斜井進(jìn)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(jìn)入車站主體結(jié)構(gòu)施工，斜井設(shè)支線1、支線2兩個(gè)支通道。支線1進(jìn)入車站上部結(jié)構(gòu)站廳層施工，破除馬頭門需進(jìn)行工序轉(zhuǎn)換。支線2進(jìn)入車站下部結(jié)構(gòu)站臺(tái)層施工，待上部開挖支護(hù)至支線2位置時(shí)，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(dǎo)坑法施工。

在此介紹了貴陽地鐵某車站斜井進(jìn)大斷面正洞時(shí)馬頭門的施工步驟，該車站施工時(shí)利用支線1進(jìn)入車站站廳層進(jìn)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(shí)，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(jìn)式鎖頂錨桿固定；

2)繼續(xù)向前掘進(jìn)，按臺(tái)階法分段(縱向長(zhǎng)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(hù)；

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

4)破除右側(cè)上部導(dǎo)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(dǎo)洞初期、臨時(shí)支護(hù)；

5)破除左側(cè)上部導(dǎo)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(dǎo)洞初期、臨時(shí)支護(hù)。

4 馬頭門施工

馬頭門按照三臺(tái)階(預(yù)留核心土)法的方式施工。具體施工步驟為：

1)由測(cè)量班在馬頭門位置對(duì)施工車站輪廓進(jìn)行放樣；

2)沿車站開挖輪廓線，在拱部120°范圍內(nèi)打設(shè)φ42超前注漿小導(dǎo)管，長(zhǎng)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(dǎo)洞開挖輪廓破除80 cm寬的槽，滿足架設(shè)右側(cè)上部導(dǎo)洞第一榀1號(hào)、2號(hào)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(dǎo)洞內(nèi)架設(shè)第一榀鋼格柵；

4)鋼架與車站右側(cè)上部導(dǎo)洞已破除格柵連接牢固，預(yù)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(shè)第二、三榀鋼架；

6)三榀格柵支護(hù)完畢后，擴(kuò)大馬頭門破除范圍，車站右側(cè)上部導(dǎo)洞上臺(tái)階繼續(xù)向前開挖支護(hù)；

7)在右側(cè)導(dǎo)洞上臺(tái)階開挖時(shí)，初支應(yīng)及早封閉成環(huán)，超前支護(hù)、開挖、初支、仰拱要環(huán)環(huán)緊扣，根據(jù)圍巖情況嚴(yán)格控制步距；

8)在右側(cè)導(dǎo)洞上臺(tái)階開挖至一定距離后，沿左側(cè)導(dǎo)洞上臺(tái)階開挖輪廓線破除80 cm寬的槽，滿足架設(shè)右側(cè)上部導(dǎo)洞第一榀1號(hào)、2號(hào)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(dǎo)洞內(nèi)架設(shè)第一榀鋼格柵。其后續(xù)施工步與左側(cè)導(dǎo)洞相同；

9)在上部開挖支護(hù)至支線2位置時(shí)，再由支線2沿車站輪廓線破除下斷面開挖。

5 注意事項(xiàng)

1)應(yīng)注意巖體的注漿加固效果，防止開挖后沉降過大，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)圍巖的注漿預(yù)加固；注漿加固之前，對(duì)注漿工藝和材料要先進(jìn)行試驗(yàn)后應(yīng)用。若加固效果不理想，應(yīng)及時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。馬頭門是應(yīng)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(shí)間。

2)為了確保圍巖穩(wěn)定，便于初期支護(hù)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(yīng)超前安排進(jìn)行，以保證在無水條件下進(jìn)行開挖、支護(hù)。對(duì)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(duì)隧道前方土體進(jìn)行超前預(yù)測(cè)，以便提前采取預(yù)防保護(hù)措施，避免險(xiǎn)情發(fā)生。具體可采取對(duì)地面進(jìn)行雷達(dá)探測(cè)及掌子面打設(shè)超前導(dǎo)管的方式探明前方地層狀況等辦法。

4)施工時(shí)做到及早封閉成環(huán)，超前支護(hù)、開挖、初期支護(hù)、仰拱/臨時(shí)支撐要環(huán)環(huán)緊扣同時(shí)要根據(jù)圍巖情況，嚴(yán)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(shí)加強(qiáng)施工變形監(jiān)測(cè)及對(duì)量測(cè)信息的處理及反饋；

3)加強(qiáng)隧道施工的信息化管理，以施工過程中的監(jiān)測(cè)信息為依據(jù)，動(dòng)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(shí)深化安全意識(shí)，是避免事故發(fā)生的有效手段。