先行导洞施工法在城市核心区既有隧道支洞施工中的技术应用

先行导洞施工法在城市核心区既有隧道支洞施工中的技术应用

王洪松

重庆市渝中区住房和城市建设委员会 重庆 400010

【摘要】通过工程实践技术分析，在城市核心区既有隧道支洞施工，侧壁大直径开洞工程中，采用先行导洞施工法，能够有效地解决一次性开洞过大可能对原结构造成安全风险问题，保障施工安全及城市核心区周边建筑物安全，可供类似工程项目参考。

【关键词】城市核心区 地下隧道 侧壁大直径开洞 先行导洞 反向扩挖

一、引言

解放碑地下环道，位于重庆市的核心区解放碑地区，由“一环七线多连通”组成。“一环”为地下环道主通道，为单向循环双车道，从地下连接整个解放碑核心区域；“七线”是出入解放碑环道的7条进出连接通道；“多连通”就是通过多条支线将“一环”内外解放碑的众多地下车库连成一体，并与“一环”形成互通。解放碑核心区内的知名楼宇地下车库几乎都将被全覆盖，约15000多个停车位将被融为一体，进出解放碑的车辆可不再经地面完成停留和通行。

二、概况

解放碑地下环道工程由一、二、三期组成，一、二期工程已于2016年底完工并通车，三期工程是实现“一环”的最后重要拼图，于2018年底进场施工。2021年，因城市规划的调整，需在已通车的一期既有隧道范围增加国贸绕行段。国贸绕行段项目的起点、终点均接入解放碑地下环道一期主通道隧道内，因此本工程需要在既有的一期隧道侧壁（K0+256.2、K0+682.8）开设洞口，作为本工程的起点、终点。

国贸绕行段与地下环道一期工程平面位置图

三、 施工工艺技术

　　1、施工总体部署

　　 新建隧道洞口与既有解放碑地下环道一期主通道为斜交形式相接，开洞口较大，开挖轮廓线宽度最大达到11.93m。由于一期隧道已建成并投入运营，隧道上方为解放碑密集的超高层建筑群，如何保障在已建成的隧道侧壁开洞施工，不能对地下环道隧道结构安全和上方密集的超高层建筑群造成影响，是本工程的重点和难点。为充分保证安全，经过反复方案讨论并经专家论证，最终确定洞口开挖方式选用先行导洞法：设置稳定支撑后，开挖轮廓线6m先行导洞进洞，尽可能减小破除范围，进洞后逐步扩挖后续主洞，后续主洞岩层稳定、完成1模（6m）衬砌后，反向扩挖至洞口。

　2、施工步骤如下：

　　（1）施工临时支撑钢立柱、联系梁，加固既有结构；

　　（2）先行导洞超前大管棚支护施工；

　　（3）拆除既有结构（二次衬砌、初期支护）；

　　（4）施工先行导洞的初期支护。

　　（5）先行导洞施工完成（长度20m），扩挖后续主通道；

　　（6）施工主通道；待主通道二次衬砌（含仰拱）完成1模（6m），围岩稳定后，反向开挖先行导洞范围内剩余主通道，施工其初期支护；

　3、主要施工工艺。

隧道洞口段开挖支护的主要施工工艺包括：超前支护、开挖、初期支护、洞内通风排水等。施工过程中将超前地质预报纳入施工工序管理，做到先探测、后施工，不探测不施工。采用长期预报和短期预报相结合，采用TSP及地质雷达进行长距离宏观控制；利用工作面地质描述法进行短距离超前预报。加强常规地质综合分析，坚决实施超前预报，把事故发生机率降至最低。

（1）洞口临时支撑体系

为避免连接处环道一期隧道侧墙因开挖引起既有地下环线隧道的结构变形，在凿除既有隧道结构侧墙前，先铺设2排@4000Ф609，t=16mm的竖向临时型钢支撑立柱，立柱顶部施做现浇联系梁，保证立柱与结构密贴顶紧，并通过联系梁将所有立柱联结。

　　临时型钢支撑布置范围：以交叉点为界限，沿既有地下环线隧道中心线两端延伸，长度不宜小于2倍开洞截面尺寸，以控制施工时既有地下环线隧道结构变形。

　　待洞门暗柱、洞门梁及新建隧道结构与既有地下环线隧道结构形成整体后，再拆除临时型钢支撑。

　（2） 先行导洞洞口施工，主要施工步序如下：

　　①对既有一期隧道侧墙施工放样，确定新建隧道开挖轮廓线，沿开挖轮廓线外侧开槽、植筋，施工洞门暗柱；

　　②超前大管棚钻孔、顶进、注浆；

　　③破除既有钢筋混凝土结构；

　　④测量放线，开挖先行导洞，及时支护；　　

3. 拆除既有结构

　　施工前，由测量工程师测量出先行导洞的轮廓边线，复核无误后在结构上标识，载进行拆除。既有混凝土结构采用风镐等工具、人工进行拆除，施工顺序由上至下，严禁顶部、底部同时进行。

　　混凝土破除全部完成后，对既有结构初期支护拆除。采用风镐、电锤等工具、人工进行破除喷射混凝土，型钢拱架暂时预留，待先行导洞洞口处第一榀拱架施工时，采用气割方式截断既有主通道的钢拱架，截断端与新建隧道型钢拱架焊接相连，成为整体共同受力体系，焊接时采用双面焊接，焊缝等级二级。钢拱架交叉点采用锁脚锚杆进行加强，每个交叉点4根Φ25，L=4500㎜的砂浆锚杆。

　　二次衬砌的钢筋采用气割方式割除。衬砌钢筋在洞口转换梁施工时锚入转换梁内，焊接牢固，形成整体受力体系。洞口范围的防水板、盲管沿轮廓线预留300mm，并做好包裹保护，便于后期洞口施工时搭接。混凝土交界处进行界面凿毛，保证后续施工时交接牢固。具体工艺、技术措施详见二次衬砌专项施工方案。

　（4）先行导洞开挖

　　①先行导洞采用上下台阶法开挖；

　　②静力破碎

　　由于国贸绕行段项目处于渝中区解放碑CBD核心繁华区域，其起点、终点均接入解放碑地下环道一期主通道隧道内，而一期主通道已建成并投入使用，因此本工程施工时不仅需要保证施工主体的安全，还要保证周边既有构筑物的安全（特别是毗邻的一期主通道、电力隧道），根据设计施工图要求，本工程施工时选用静力破碎施工工法。可在无振动、无飞石，无噪音、无污染的条件下破碎或切割岩石或混凝土构筑物，破碎时不会产生震动和冲击波，不会损坏周围的任何物体，在确保安全的前提下又能达到破碎的目的。

　　（5）主通道开挖

　　①开挖方式

　　根据设计施工图要求，洞口段开挖方式采用双侧壁导坑法施工。

　　双侧壁导坑法施工时，左右导坑前后拉开距离不宜小于15m、右导坑与中部核心土前后拉开距离不小于15m。施工中应加强监控点的布置和监控量测工作，根据监控量测信息指导施工。

②主通道隧道初期支护型式为喷射混凝土、钢拱架、锚杆、钢筋网等。

（6）主通道反向开挖

　　先行导洞施工里程段的主通道剩余岩层反向开挖须在后续主通道衬砌完成6m、岩层稳定后进行。开挖前先对先行导洞已施工的初期支护、超前支护拆除。主通道剩余岩层反向开挖采用静力破碎法施工。

四、结束语：

解放碑地下环道国贸绕行段工程周边环境复杂、制约条件较多，洞口开挖工作于2021年5月基本完成。既有隧道侧壁大直径开洞、采用先行导洞施工法，解决了一次性开洞过大可能造成的结构安全风险，有效地保障了既有隧道结构安全及城市核心区周边建筑物安全，为后续主通道的施工，打下了良好的基础，也为今后城市核心区隧道开挖类似工程的施工，积累了宝贵的经验。

参考文献：

仇在林 超大断面隧道小导洞先行与台阶反扩挖施工技术研究[J];公路工程;2018年04期

毕振帅、余海英、赵鹏冲、路伟 侧导洞宽度对地铁大断面隧道施工的影响分析[J];山西建筑；2016年21期