一种超深埋黄土地层双弧面立体交叉马头门进洞施工方法与流程

本发明涉及地铁车站暗挖隧道施工，具体涉及一种在超深埋黄土地层条件下，地铁暗挖车站正线隧道与横通道形成双弧面立体交叉时，通过crd法配合分级挑高扩挖实现马头门安全进洞的施工方法。

背景技术：

1、在城市地铁暗挖施工中，施工横通道与正线隧道交叉处的马头门施工是技术难点之一。马头门的开挖会改变原结构的受力状态，若施工不当容易引起原结构变形，增大地表沉降，严重时甚至导致结构破坏。在超深埋黄土地层条件下，由于黄土结构疏松、强度低、自承能力差且对水敏感，马头门施工面临围岩大变形、支护受力复杂等问题，施工难度显著增加。

2、当前马头门进洞施工主要面临以下技术难题：

3、（1）超深埋黄土地层围岩稳定性差，正线隧道开挖对周边围岩扰动大，马头门开口部位的围岩-支护结构受力转换复杂。

4、（2）正线隧道采用crd法施工时，其临时中隔壁和临时仰拱的布设与后续横通道马头门的破除进洞存在空间冲突和施工时序冲突。

5、（3）横通道与正线隧道在交叉部位断面变化大，需进行挑高扩挖，结构断面往往呈现双弧面形态，传统的马头门单弧面支护方式难以适应。

6、（4）超深埋黄土遇水后强度急剧下降，对马头门破除作业期间的围岩稳定性和支护及时性提出了更高要求。

7、基于上述问题，本发明提供一种在超深埋黄土地层条件下，正线隧道采用crd法施工、横通道与正线隧道形成双弧面立体交叉时马头门分级挑高扩挖的安全进洞施工方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种超深埋黄土地层双弧面立体交叉马头门进洞施工方法，要解决正线隧道crd法施工中临时支护与横通道马头门破除的空间时序冲突及双弧面立体交叉断面支护适应性差的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

3、一种超深埋黄土地层双弧面立体交叉马头门进洞施工方法，包括以下步骤。

4、步骤一，施工正线隧道，正线隧道施工时均采用crd法开挖。

5、步骤二，当正线隧道施工至靠近与横通道预定的立体交叉部位时进行挑高扩挖，根据正线隧道扩挖段的断面形式增加导洞数量并进行分部开挖，形成满足双弧面结构断面要求的扩挖段，并随即施工扩挖段的初期支护、临时中隔壁和临时仰拱。

6、步骤三，待正线隧道的扩挖段开挖和初期支护完成后，施作扩挖段的二次衬砌，并按序分段拆除扩挖段中的临时中隔壁和临时仰拱；在施作扩挖段的二次衬砌时，预留出正线隧道的侧壁上设计横通道的区域，此区域不浇筑二次衬砌；在横通道的洞口周边施作马头门环梁作为结构加强。

7、步骤四，在扩挖段中、靠近横通道马头门位置处搭建马头门破除钢平台。

8、步骤五，利用钢平台作为操作平台，自上而下，分层分区破除横通道马头门处的正线隧道初期支护，并及时施作横通道初期支护。

9、步骤六，横通道马头门进洞后，对横通道断面进行分级挑高扩挖，逐步扩大开挖轮廓至设计断面，完成横通道与正线隧道的双弧面立体交叉段施工。

10、分级挑高扩挖时，横通道断面分四层台阶八个小导洞进行开挖；八个小导洞分别为：左上小导洞、右上小导洞、左中一小导洞、右中一小导洞、左中二小导洞、右中二小导洞、左下小导洞以及右下小导洞；每层两个小导洞开挖前后错开5m~6m。

11、优选的，步骤一中正线隧道施工过程具体为。

12、步骤1.1，采用crd法对第一段正线隧道进行开挖，边开挖边施作初期支护及临时中隔壁、临时仰拱；正线隧道标准段分为四个导洞开挖。

13、步骤1.2，分段拆除第一段正线隧道内的临时中隔壁和临时仰拱，并紧随拆除面分段浇筑二次衬砌，形成永久结构。

14、步骤1.3，重复步骤1.1~步骤1.2，直至施工至靠近设计横通道位置。

15、优选的，步骤一中，crd法各导洞开挖时，开挖轮廓线较设计轮廓线向外扩大80~120mm作为预留变形量；同一层位左右相邻导洞之间的纵向错距不小于2倍洞径。

16、优选的，步骤四中，钢平台包括预埋钢板、立柱、主梁、次梁和面层钢板；所述预埋钢板在正线隧道二衬混凝土浇筑时，间隔预埋在二衬结构的表面；所述立柱采用工字钢，底部连接于预埋钢板上，用于支撑整个平台；所述主梁至少有四根，每根主梁采用工字钢；多根主梁水平架设于立柱顶部；所述主梁与立柱之间焊接连接；所述次梁平行间隔布置于主梁顶部，次梁与主梁焊接；所述面层钢板满铺于次梁的顶面，并与次梁焊接；在相邻立柱之间设置有侧部支撑，侧部支撑采用斜撑或剪刀撑，用于加固立柱、且防止立柱侧倾；在钢平台的顶部四周边缘设置有安全防护栏杆，安全防护栏杆的高度不低于1.2m。

17、优选的，步骤五中横通道马头门处的正线隧道初期支护破除前，对马头门拱顶部位实施超前支护；超前支护包括沿横通道马头门外轮廓打设的超前管棚和对马头门周边围岩进行深孔注浆。

18、优选的，步骤五中上台阶马头门破除完成后，及时施作横通道上台阶的初期支护；所述横通道初期支护的格栅钢架端头与正线隧道洞口周边的马头门环梁连接固定。

19、优选的，步骤五中马头门破除按上、中、下台阶分层进行，先破除上台阶部位对应的正线隧道的初期支护，并随即施作上台阶的初期支护；再破除中台阶部位对应的正线隧道的初期支护，施作中台阶的初期支护；最后破除下台阶部位对应的正线隧道的初期支护，施作下台阶的初期支护；每个循环破除长度范围为2~3榀格栅。

20、优选的，步骤六中分级挑高扩挖过程中，对马头门区域的拱顶沉降、水平收敛、支护结构应力和围岩压力进行实时监测，根据监测数据实时调整扩挖步序和支护参数；其中拱顶沉降和水平收敛设定分级预警值和报警值。

21、优选的，步骤三拆除crd法临时支护的顺序为：先拆除临时仰拱，后拆除临时中隔壁，拆除作业在二衬混凝土达到设计强度后进行。

22、优选的，步骤六的八个小导洞的施工具体包括以下步骤。

23、步骤6.1，左上小导洞开挖前，先沿横通道拱顶施作小导管超前支护，注浆加固地层。

24、步骤6.2，开挖左上小导洞土体并预留核心土，进尺深度为一榀格栅间距；施作左上小导洞的拱顶初期支护、临时仰拱及侧壁锁脚锚管。

25、步骤6.3，开挖左上小导洞预留核心土及左中一小导洞土体，施作左中一小导洞的侧壁初期支护、临时仰拱及侧壁锁脚锚杆。

26、步骤6.4，开挖左中一小导洞预留核心土及右上小导洞土体，施作右上小导洞的侧壁初期支护、临时仰拱及侧壁锁脚锚杆。

27、步骤6.5，开挖右上小导洞核心土及右中一小导洞土体，施作右中一小导洞的侧壁初期支护、临时仰拱及侧壁锁脚锚杆。

28、步骤6.6，开挖右中一小导洞预留核心土及左中二小导洞土体，施作左中二小导洞的侧壁初期支护、临时仰拱及侧壁锁脚锚杆。

29、步骤6.7，开挖左中二小导洞预留核心土及右中二小导洞土体，施作右中二小导洞的侧壁初期支护、临时仰拱及侧壁锁脚锚杆。

30、步骤6.8，开挖右中二小导洞预留核心土及左下小导洞土体，施作左下小导洞的侧壁初期支护及仰拱。

31、步骤6.9，开挖左下小导洞预留核心土及右下小导洞土体，施作右下小导洞的侧壁初期支护及仰拱，并将左下小导洞仰拱与右下小导洞仰拱通过预留钢筋和喷射混凝土连接成整体，使该段横通道断面初期支护封闭成环。

32、步骤6.10，由上而下依次拆除该段横通道的临时仰拱和临时中隔壁。

33、重复上述步骤6.1~步骤6.10，直至整段待开挖的横通道全部施工完毕。

34、与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。

35、1.本发明通过正线隧道施工至横通道部位时先期进行挑高扩挖，形成与横通道马头门相匹配的双弧面断面轮廓，并设置不小于1.5倍跨度的渐变过渡段，有效解决了传统马头门单弧面支护难以适应立体交叉处复杂断面变化的问题，减小了断面突变引起的应力集中现象，结构受力更加合理。

36、2. 本发明利用正线隧道二衬结构预埋件搭建马头门破除钢平台，将平台作为操作和出渣通道，巧妙地避开了crd法临时中隔壁和临时仰拱与马头门进洞施工的空间冲突，使得正线隧道二衬与横通道开挖可有序衔接，工序干扰小、施工组织更加顺畅；钢平台依托已完工的二衬结构，承载稳定可靠，为高空破除作业提供了安全保障。

37、3. 本发明横通道进洞后采用分级挑高扩挖，每级扩挖率不超过设计断面的30%，配合对拱顶沉降、水平收敛、支护应力等的实时监控量测和分级预警，实现了信息化施工；可根据监测数据动态调整扩挖步序和支护参数，将超深埋黄土立体交叉段的变形严格控制在允许范围内，避免了一次性大断面扩挖可能引发的结构失稳问题。

38、4.本发明将正线隧道crd法施工、先期挑高扩挖、钢平台搭设、马头门分层破除、分级挑高扩挖等工序有机整合，形成了适应超深埋黄土地层双弧面立体交叉马头门进洞的成套施工方法，解决了现有技术在该类复杂条件下的施工难题，具有工序衔接紧密、围岩扰动小、结构受力转换可靠、施工效率和安全性高等优点，具有良好的推广应用价值。