器轨道交通与地下工程 Ｔｒａｃｋ Ｔｒａｆｆｉｃ＆Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 暗挖地铁横通道转换大断面隧道施工方案优选分析 赵迎 ，方小平 （１．北京市政路桥股份有限公司，北京 １０００４５；２．中国地质工程集团有限公司，北京 １０００９３） 摘 要：以贵阳市轨道交通２号线观水路站中横通道转入地铁车站主隧道施工为背景，通过对反挖扩掏法体系转换方案 和多导坑竖切法体系转换方案的施工工序、施工技术可行性、经济性和施工工期的对比分析发现，多导坑竖切法体系转 换方案相比反挖扩掏法体系转换方案施工工期减少，施工过程中高空作业风险降低，工作效率和安全性提高，建议优先 采用多导坑竖切法体系转换方案 关键词：地铁横通道；大断面地铁车站；隧道转换；反挖扩掏法体系转换方案；多导坑竖切法体系转换方案 中图分类号：Ｕ ４５５．４ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００９—７７６７（２０１８）０４—００９４—０４ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｔｏ Ｌａｒｇｅ Ｃｒｏｓｓ Ｓｅｃｔｉｏｎ Ｚｈａｏ Ｙｉｎｇ，Ｆａｎｇ Ｘｉａｏｐｉｎｇ 在既有建（构）筑物密集的城市中心区域。常采用 岩级别为Ｖ级。车站所处地层自上而下依次为杂填土、 对环境影响最小的暗挖法进行地铁车站的施工…。采 可塑状红黏土、强风化白云岩、中风化白云岩，岩层产 用暗挖法施工需要通过修建辅助坑道结构转入车站 状为Ｎ４０。Ｗ／２５。ＳＷ。 隧道开辟工作面，然后完成车站隧道整体结构的开挖 现场将永久无障碍垂直电梯井优化后作为施工 支护＿２＿ 这样就存在辅助坑道和地铁车站隧道交叉施 竖井．位于车站主体结构隧道右侧，竖井中心里程为 工问题．交叉施工工序之间相互干扰大，不同截面的 ＹＤＫ３５＋９８９．３０７。针对观水路站开挖断面大（隧道最大 工作面相互倒换．隧道围岩多次扰动，围岩应力集中 开挖断面面积为３７０ ｍ ）的特点，采用双侧壁导坑法进 现象非常严重Ｉ ，所以选择合适的转换施工方案才能 行大断面地铁车站隧道施工。 保证辅助坑道和地铁车站隧道施工的安全，同时又要 ２横通道转换主隧道施工方案 确保开挖的经济性和高效性，在合同规定期限内高质 量地完成地铁车站的建设。 在观水路站隧道设计过程中，提出了两套辅助坑 道转换地铁车站隧道施工方案．即反挖扩掏法体系转 笔者依托贵阳市轨道交通２号线观水路站工程， 换方案和多导坑竖切法体系转换方案。 对两种不同的辅助坑道转换地铁车站隧道施工方案 ２．１反挖扩掏法体系转换方案 从施工工序、造价、工期和安全性方面进行分析比较， 提供参考。 ｌ工程概况 反挖扩掏法体系转换方案的施工原理如下：采用 推荐优选方案，为今后类似工程的设计、施工和研究 台阶法开挖隧道．由于该工程施工横通道断面小且拱 顶标高低于车站拱顶标高，因此需要在施工横通道与 车站接口位置将横通道按照车站轮廓线向Ｊ＇ｂＪＪｔｌ高至拱 贵阳市轨道交通２号线观水路站位于宝山南路与 顶：之后在施工横通道与车站隧道转换部位，以２Ｏ％ 观水路交叉口下方，车站沿宝山南路跨路口呈南北向 的坡度向前掘进进行车站扩挖，开挖宽度与横通道宽 布置，起止里程ＹＤＫ３５＋９４５．３５７一ＹＤＫ３６－＇１－１２５．３５７． 度相同，施工转换临时支护紧跟工作面架设：经多次 全长１８０ ｍ。车站断面形式采用曲拱墙断面，整体为地 扩挖，将车站上部拱架封闭成环．立即进行门型拱架的 下两层岛式暗挖车站，最大开挖宽度２２．１６ ｍ，高度 支护，转换段开挖至车站边界位置，完成爬坡段施工； ｌ９．２１ ｍ，按国际隧道尺寸划分标准属于超大断面隧道。 最后按双侧壁导坑法分部开挖主洞。具体施工工序共 隧道拱顶埋深１８￣２１ ｍ，覆岩厚度１０～１４ ｍ．隧道围 分８步完成，如图１所示。 ９４，；｝荭投木２０１８ Ｎｏ．４（Ｊｕ１．）Ｖｏ１．３６ 轨道交通与地下工程器 Ｔｒａｃｋ Ｔｒａｆｆｉｃ＆Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｅ）１：序５ ）施Ｉ 雠通逊 挖 作僦迎道逊ｆＩ）ｉＪ ＪＪｌ ｌ州 楚Ｉ）ｑ轮 线ｌｌ１ｊ‘． 施 轴施作 川｛ｌｆ砌，牟々入１ 站Ｉ ＩＩ 常施 步斤 ｔ，然』 从施 做迎ｊ盟ｌ ｆｆ阶进 ２．２ 多导坑竖切法体系转换方案 入卜 ４， 续 ＪＩｊ ｆ批Ｉ：进．川：挖卜ｆＩ，ｉｌ（ｉ ｆ；ｆ 力‘施Ｉ 储ｊ山 通 ｌＪ ｊ ４／ｌ！ｆ￣ｌ１０拱ｊ 挖夕Ｉ、轮辟 线』ｒ ，ｆ。 ｌ卜川：挖，施ｆ１ 多 坑’ 法体系转换 ‘案的施Ｉ 鍪道 卜：将 ·进行规划， 撇娅ｌ通ｆ 阶法 ｉ 隧道蚁ｆｌＪ！ｌＪ 忙导坑法统施ｒ雠通道端 埔『 【１ｆ支 ，是护参数 Ｉ ：ｌ ０ ｔ·１］１ Ｊ，ｊｉ， 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主洞左侧方向开挖Ｂ型施丁通道宽度范 内的导坑 锚扦；最后架设主洞左侧型钢托梁，施作主洞左侧Ｌ 主洞右侧型钢托梁竖向支撑钢架，架设临时横撑；向 导坑初期支护钢架 ④破除Ｂ型施工通道直墙边钢架，向主洞大、小里 ⑨和⑤部分，逐榀接长核心土范闱内Ｂ型施Ｉ 通道钢 程方向分别开挖上导坑①和②，施作该部分导坑初期 架，架设临时横撑；逐榀接长主洞左侧型钢托梁竖向 支护 支撑钢架，架设临时横撑，施作主洞⑤部分初期支护。 、４）主洞初期支护封闭成环，纵向长度达到模筑台 ２）开挖横通道中台阶，按照第１步施工Ｔ序接入 主隧道双侧壁导坑的右侧中导坑．然后施作主洞左右 车长度后拼装台车，施作主洞衬砌。施工工序如图４ｄ） 导坑的施Ｔ通道，开挖主洞左侧中导坑 施工工序如 所示，具体施工步骤如下： ４ｂ）所示，具体施＿丁步骤如下： 主洞左导坑和右导坑施工完成后．对施 竖井（永 ①内部施工通道Ｂ部分开挖完成的同时，横通道 久无障碍电梯井不利用部分）及横通道进行同填．从车 巾部台阶开始施工支护，向前掘进至横通道与主洞交 站大里程端分别开挖断面中部核心土⑦、⑧、⑨， 洞 接的位置，逐榀接长型钢托梁竖向支撑钢架．施作该 初期支护封闭成环；纵向长度达到模筑台车Ｋ度后，于 部分初期支护 车站大里程端安装台车，施作主涧衬砌。 一 ａ）阶段 ｂ）阶段２ （·）阶段３ ｔＩ）阶段４ 硐４多导坑竖切法体系转换方案施工工序 ９６，事荭故木２０１８ Ｎｏ．４ ｃＪｕ１．）Ｖｏ１．３６ 轨道交通与地下工程器 Ｔｒａｃｋ Ｔｒａｆｉｃ＆Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ３两种转换方案综合对比 ３．１技术安全性对比 减少外，其他材料用量全部增加，导致整体造价增加。 比较两种转换施工方案的工期可知．多导坑竖切 考虑到观水路站隧道断面面积过大，在进行横通 法体系转换方案比反挖扩掏法体系转换方案提前工 道转入大断面隧道施工过程中．隧道工作面面临小截 期６２ ｄ，加快了转换施工进度。 面转换大截面的变截面施工问题和不同施工工法转 此外．反挖扩掏法体系转换方案完成转换施工的 换问题，分析反挖扩掏法体系转换方案．其主要施工 里程在车站风亭位置，邻近车站大里程：而多导坑竖 难点体现在： 切法体系转换方案完成转换施工的里程在车站风亭 １）横通道以２Ｏ％的坡度开挖至主洞左侧，然后反 位置，往小里程方向前进了３３．４４ ｍ。因此转换施工完 挖主洞拱部，完成小截面横通道变化大截面主隧道施 工。在转换施工过程中，对交叉段里程处的车站隧道拱 顶上方围岩有多次的扰动．有违新奥法围岩一支护共同 作用的理念：隧道围岩受损严重，使得横通道与车站 隧道的马头门处于应力过度集中区域，这对马头门支 护强度要求更大，不利于施工安全控制。 ２）采用反挖扩掏法体系转换方案完成爬坡作业施 工后，需对拱顶部分岩体进行破除作业，这属于高空 垂直作业施工，施工危险性大。施工时每循环须搭拆 作业脚手架才能进行，且完成转换段拱顶岩体作业后， 需再次搭设脚手架作业平台进入主洞左右侧上导坑， 难度较大。 相比反挖扩掏法体系转换方案，多导坑竖切法体 系转换方案的优点主要体现在： １）在施工过程中．横通道与地铁车站主隧道是等 标高转换施工，横通道上、中、下台阶分别对应主隧道 上、中、下台阶，工作面截面面积变化较小，使得隧道 变截面施工难度降低。 ２）横通道与主隧道交叉段围岩受扰动次数减少， 辅助坑道与大断面主隧道的转换施工风险由新开辟 的内部通道和外部横通道共同承担．并且以横通道与 主隧道交叉段里程处的中部核心土作为受力体系．保 证转换施工安全。 ３）转换施工中，脚手架搭设高度大大降低，施工 人员只需站在横通道上、中、下台阶上就可进行马头 门主隧道右侧导坑的上、中、下台阶破除施工，使得整 体施工进度加快。且不需考虑高空作业危险，提高了 作业安全性。 因此，从施工技术安全性角度考虑，建议选用多导 坑竖切法体系转换方案。 ３．２经济造价和施工工期对比 比较两种转换施工方案的工程造价可知，多导坑 竖切法体系转换方案比反挖扩掏法体系转换方案增 加造价６Ｏ．７万元。从造价明细中可以看出，多导坑竖 切法体系转换方案除在临时钢支撑材料用量上有所 成后车站大小里程可同时施工，避免了窝工现象。 综合分析两种转换施工方案的工程造价和工期， 建议选用多导坑竖切法体系转换方案。 ４结论 １）多导坑竖切法体系转换方案相比反挖扩掏法体 系转换方案。横通道与主隧道交叉段施工为近似等标 高转换施工，工作面截面面积变化较小，使得隧道变 截面施工难度降低。并且辅助坑道与大断面主隧道的 转换施工风险由新开辟的内部通道和外部横通道共 同承担。 ２）多导坑竖切法体系转换方案转换施工中，脚手 架搭设高度大大缩短。相比于反挖扩掏法体系转换方 案，施工人员不需站在脚手架上施工，整体施工作业 过程不需考虑高空作业危险，缩短了施工时间，提高了 作业安全性。 ３）多导坑竖切法体系转换方案虽然在造价上比反 挖扩掏法体系转换方案增加６０．７万元，但减少了转换 施工工期６２ ｄ，在经济综合效益上更具优势。 经过对两种转换施工方案的技术经济效果综合 比较，建议优先选用多导坑竖切法体系转换方案进行 施工。嘲 参考文献： ［１］李静．竖井横通道转正洞施工方案比选［Ｊ１．隧道建设，２００８ （４）：４７６－４７８． 【２］中铁一局集团有限公司．铁路隧道工程施工技术指南： ＴＺ２０４—２００８［Ｓ］．北京：中国铁道出版社．２００８． 【３】北京城建设计研究总院．地铁设计规范：ＧＢ ５０１５７－２００３［Ｓ］． 北京：中国计划出版社．２００３． 『４１万良勇，宋战平，曲建生，等．新建地铁隧道“零距离”下穿既 有车站施工技术分析［Ｊ］．现代隧道技术，２０１５，５２（１）：１６８— １７６，１８３． 收稿日期：２０１７—１１－１５ 作者简介：赵迎，男，高级工程师，硕士，主要从事轨道交通工程施工 管理工作。 ２０１８－￣４搠（７一）第３６卷．事荭投】Ｉ：９７