隧道斜井进入正洞挑顶法施工技术

隧道斜井进入正洞挑顶法施工技术

摘要: 针对沪昆铁路江西段杭长8标中新建王家山隧道的复杂地质情况，在斜井进入正洞的施工过程中,采用了挑顶的施工方法,文中介绍了该施工方案的实施及施工注意事项。

关键词:隧道 ; 斜井进入正洞; 施工技术; 地质

一、前言

1、隧道概况

隧道全长1125m，为了节约工期，于隧道线路方向右侧DK810+090增设一条断面尺寸为5.00m（宽）×6.00m（高），斜长为223.22m，倾角为50°42’38’’的斜井。斜井以交角60°拐入。

2、工程地质特征

斜井与正洞相交处设计为Ⅴ级围岩，采用Ⅴ级抗震设防衬砌结构。下伏基岩为砂岩、泥岩、岩体破碎，节理裂隙发育，岩体软硬互层，存在差异风化。穿越下华哨正断层1处不良地质断层破碎带，断层破碎带长约为120m，主要物质成分为玄武岩、泥岩，属Ⅳ级软石，斜井地下水含量较小。

3、水文地质特征

地表水不发育，主要为季节性沟水，流量随季节及降雨量变化，受大气降雨补给。水质为HCO3-- Ca2+.Mg2+型水，无腐蚀作用。

4、工程特点

斜井与正洞相交处设计为Ⅴ级围岩，斜井段支护采用拱部设置Φ42超前注浆小导管及拱墙I14型钢钢架加强支护，小导管长3.5m，每环20根，每2米/环，外插角1～3度。Ⅰ14钢架间距每1米/榀。正洞段支护拱部设置Φ42超前注浆小导管及全环I20b型钢钢架加强支护，钢架纵向间距为0.6m/榀，小导管每根长4.5m，每环38根，每环间距为3m。

斜井与正洞相交处为浅埋段，埋深大约为27米，受附近地质构造影响围岩很破碎。斜井以交角60°拐入正洞。

二、施工技术方法

根据设计及相关规定的要求，现在斜井采用两台阶法开挖施工，正洞将采用三台阶预留核心土法开挖施工，经过反复认证，结合现场实际情况，特制定导洞

转向法施工进入正洞。

斜井施工至与正洞交界后，以圆曲线形式转体进入正洞，同时上坡开挖至正洞拱顶高程，并继续沿相同方向掘进一定距离；形成作业空间后，扩挖达到正洞标准断面。

施工步骤如下：

⑴根据斜井与正洞相交角度及转角半径，以间距1.0m间距安装异型钢架，完成由垂直于斜井中线到平行于正洞中线的过渡（如图1）。

⑵斜井与正洞交叉口段以0.5m间距架立6榀I20b型钢钢架，保证相交地段三维受力状态围岩的稳定。在此型钢钢架上焊接I20b型钢横梁，并在横梁两端螺栓连接I20b型钢立柱，为正洞钢架提供落脚平台，见图3所示。以后在此处安装正洞钢架时，用I20b型钢斜梁代替正洞的B单元钢架，用I20b型钢立柱代替正洞的C、D单元钢架。仰拱钢架连接在斜井仰拱的预埋I20b型钢上。

⑶斜井进入正洞内的导洞施工

① 导洞设计净宽5.7m，详细结构尺寸见图4。

支护参数为：Φ42超前注浆小导管预支护，小导管长3.5m，每环20根，每2米/环，I14型钢钢架，间距1榀/m，Φ22普通砂浆锚杆，长度3.0m，间距1.2×1.0m，梅花型布置；喷射C20砼，厚度18cm。支护施工中要严格按照设计及规范施作，保证锁脚锚杆和纵向连接筋的施工质量。

②爬坡道的坡度根据地质情况及机械施工需要进行调整，以加快爬坡导坑施工进度，减少不安全因素为原则。

③完成爬坡后，按照线路设计坡度继续进行弧行导坑掘进，施工10米后喷砼封闭掌子面。扩挖正洞，每循环先开挖上部，立上部钢架后，再拆除导洞钢架。开挖时仅对有影响的导洞钢架进行拆除，按正洞设计要求间距进行钢架施工，相应完善其它支护。

④正洞落底后要及时进行正洞仰拱施工，以便初期支护与仰拱尽早成环，确保施工安全。

三、施工注意事项

⑴施工中必须加强围岩量测，根据量测结果及时反馈支护信息，适时调整支护参数，确保支护措施安全合理。特别是交叉段量测点及量测频率都应加密。

⑵交叉口段斜井衬砌应及早施作。

⑶斜井与正洞掌子面施工时，应设专人值班，随时观察围岩及支护状态的的稳定性。

⑷隧道在开挖过程中，尽量减少挖掘机对隧道边沿的开挖，应采用人工风镐对隧道周边进行修整，减少对围岩的扰动，避免侧壁或拱顶掉块现象。拱脚、墙角应预留30cm人工开挖，严禁超挖。拱墙脚基底严禁被水浸泡。开挖完毕后，应尽早对围岩进行支护封闭，减少围岩暴露的时间。

⑸在挑顶处设置缓行标志，必要时安排人员指挥交通。

⑹施工期间，现场施工负责人会同技术人员对各部支护进行定期检查。在挑顶变断面地段，每班责成专人检查。

⑺锚杆的质量、长度，喷混凝土的质量、厚度，以及钢拱架的安装位置、间距等严格按本方案施工。用于临时支护的立撑底面加设垫板或垫梁，并加木楔塞紧。

⑻斜井进入正洞施工完成后，交叉口断面很大，呈三维受力状态，为保证钢架基座稳定，必须避免交叉口底部积水。在交叉口斜井段设置一处中心集水坑及一道横向截水槽，防止斜井渗水往交叉口汇流。正洞施工产生的积水及时抽排至斜井中心集水坑，再逐级抽排至洞外，具体排水泵站级别和布置详见斜井排水施工方案。

⑼在对已完成支护段进行观测时，如果发现初支变化较快较严重时，应立即停止正洞掌子面施工，对初期支护变化段增设竖撑、斜撑、横撑进行加固处理，并增设护拱钢架。在交叉口段斜井衬砌施作完成的同时，快速完成交叉口段正洞仰拱施工，必要时对交叉口段正洞两端二衬施作完成后再进行正洞掌子面掘进施工。

四、 结束语

本文综合考虑王家山隧道的地质、水文及施工单位自身条件等因素,确定挑顶法施工方案, 实践证明,本文所设计的施工方案技术达到要求,施工安全,施工方案切实可行,为今后类似地质、水文情况的隧道工程斜井进入正洞提供了成功经验,值得类似工程施工推广与借鉴。