公路隧道斜井與正洞交叉口施工方法

程高峰

（山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041000）

公路隧道斜井與正洞交叉口施工方法

程高峰

（山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041000）

文章介紹了國(guó)內(nèi)幾種常用的交叉口挑頂施工方法，并對(duì)各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了歸納，指出了各自適用的范圍。

公路；隧道；斜井；交叉口施工

1 隧道發(fā)展?fàn)顩r

我國(guó)公路隧道修筑技術(shù)已有長(zhǎng)足的發(fā)展，對(duì)圍巖動(dòng)態(tài)量測(cè)反饋分析技術(shù)、組合式通風(fēng)技術(shù)、運(yùn)營(yíng)交通簡(jiǎn)易監(jiān)控技術(shù)、新型防水、排水、堵水技術(shù)、圍巖穩(wěn)定技術(shù)、支護(hù)及襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)等都有許多成功實(shí)例，其中大部分成果已處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，還有一些成果已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。在大規(guī)模的建設(shè)過(guò)程中，國(guó)內(nèi)隧道建設(shè)也暴露出一些不足。首先是規(guī)范落后于現(xiàn)實(shí)。公路中的許多規(guī)范已經(jīng)陳舊，編寫(xiě)規(guī)范的人多屬脫離現(xiàn)場(chǎng)較長(zhǎng)，深刻了解內(nèi)在規(guī)律的人不多，理論不結(jié)合實(shí)際的多，因此不要急于編規(guī)范。中國(guó)之大，隧道地處情況之復(fù)雜，變化很大，用一本規(guī)范是打不了天下的，所以，要看清目前規(guī)范的水平不高，不要急于功利，要在發(fā)展中去總結(jié)，有量的積累，才能有質(zhì)的提高，才能有好的規(guī)范產(chǎn)生，當(dāng)前，國(guó)家要求各行各業(yè)，每5年必須修改規(guī)范的原因也在于此。重視隧道動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工。重視隧道設(shè)計(jì)前的水文地質(zhì)調(diào)查、勘測(cè)的預(yù)設(shè)計(jì)（初步設(shè)計(jì)）工作，必須進(jìn)行施工中的地質(zhì)超前預(yù)提及變位量測(cè)工作，及時(shí)進(jìn)行信息化反饋施工設(shè)計(jì)。這種動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工、動(dòng)態(tài)管理是符合地下工程不確定性客觀規(guī)律的，是克服施工中不確定性因素的重要手段，是確保安全、可靠、適用、優(yōu)質(zhì)建成工程的關(guān)鍵。

2 斜井的重要意義

一般隧道的長(zhǎng)度越大，工期越緊，若單獨(dú)從兩頭掘進(jìn)，必然受只有2個(gè)掌子面的施工場(chǎng)面的限制而無(wú)法完成任務(wù)。假設(shè)一條10 km的隧道，采用兩頭掘進(jìn)的方式施工，工期假定3年（現(xiàn)在一般工程的工期3年的也很少了）。而一個(gè)掌子面的施工進(jìn)度按130 m/月算，36個(gè)月后只能完成4 680 m，而且還有后續(xù)的仰拱、填充、二襯、電纜溝、路面、附屬等工序，必然無(wú)法在規(guī)定工期內(nèi)完成施工任務(wù)。若在隧道中部增加1個(gè)斜井，掌子面將增加2個(gè)，工期就將近減短1/2，便能輕松完成任務(wù)。這就是斜井的重要意義。

3 交叉口施工方法的重要意義

（1）交叉口施工有以下特點(diǎn)：與正洞交接處跨度大；形狀不規(guī)則；斷面??；比較危險(xiǎn)；施工時(shí)間較長(zhǎng)，進(jìn)度慢。

（2）根據(jù)以上特點(diǎn)，我們首先要控制的是施工安全，如果安全上出了問(wèn)題，就有可能造成人員的傷亡、企業(yè)的損失、工期的耽誤、成本的增加等不可避免的麻煩。如果在保證安全的前提下，我們主要的任務(wù)就是加快施工的進(jìn)度。

（3）如果采取合理的施工方案，能加快交叉口的施工進(jìn)度，就可以早日進(jìn)入正洞，快速形成2個(gè)掌子面，原來(lái)制約我們的掌子面少、工期壓力大的問(wèn)題就迎刃而解了。這就是交叉口施工方法的重要意義。下面介紹幾種國(guó)內(nèi)常用的交叉口施工方法。

4 幾種交叉口的施工方案

4.1 直接挑頂法

（1）主洞上導(dǎo)挑頂:以斜井方向開(kāi)挖進(jìn)入正洞5 m后，利用爆破松碴作為作業(yè)平臺(tái)，雙向以45°斜角挑出正洞拱部（上導(dǎo)），斜井頂部與主洞拱頂高差3.54 m，開(kāi)挖5 m長(zhǎng)即可到主洞拱頂，上導(dǎo)兩側(cè)也同時(shí)以斜角開(kāi)挖至設(shè)計(jì)輪廓線位置。

（2）壓頂：斜井與主洞交匯處，拱頂在兩側(cè)擴(kuò)拱時(shí)殘留部分在上弧導(dǎo)開(kāi)挖到輪廓線位置后回頭壓頂，使交匯處15 m范圍內(nèi)主洞拱部先成型，同時(shí)予以支護(hù)。

（3）三臺(tái)階施工作業(yè)：上導(dǎo)開(kāi)挖成型后，雙向同時(shí)推進(jìn)，中導(dǎo)和下導(dǎo)分別滯后6 m及5 m相應(yīng)跟進(jìn)，初步形成雙向開(kāi)挖作業(yè)能力。

（4）組裝臺(tái)架：三臺(tái)階雙向開(kāi)挖相距60 m后，大里程方向上導(dǎo)停止開(kāi)挖，中、下導(dǎo)向前開(kāi)挖形成全斷面，在掌子面附近組裝小里程方向掘進(jìn)和支護(hù)臺(tái)架。同時(shí)，小里程方向以三臺(tái)階法繼續(xù)開(kāi)挖，臺(tái)車(chē)組裝成型后，小里程方向上導(dǎo)停止，中、下導(dǎo)跟進(jìn)，形成全斷面，利用組裝好的臺(tái)架全斷面作業(yè)。此時(shí)，大里程方向掌子面繼續(xù)加工副攻方向掘進(jìn)和支護(hù)臺(tái)架，加工好后進(jìn)行全斷面作業(yè)，從而形成雙向全斷面正常作業(yè)。

4.2 轉(zhuǎn)體擴(kuò)挖法

4.2.1 施工方法

斜井施工至與正洞交界后，以圓曲線形式轉(zhuǎn)體進(jìn)入正洞，同時(shí)上坡開(kāi)挖至正洞拱頂高程，并繼續(xù)沿相同方向掘進(jìn)一定距離；形成作業(yè)空間后，轉(zhuǎn)向相反方向施工，擴(kuò)挖臨時(shí)支護(hù)達(dá)到正洞標(biāo)準(zhǔn)斷面。斜井進(jìn)入正洞平面、立面關(guān)系見(jiàn)圖1、2。

4.2.2 施工步驟

（1）根據(jù)斜井與正洞相交角度，以間距1.0 m安裝異型鋼架，完成由垂直于斜井中線到平行于正洞中線的過(guò)渡，見(jiàn)圖1。

（2）斜井與正洞交叉口段以0.6 m間距架立I25a異型鋼鋼架，保證相交地段三維受力狀態(tài)圍巖的穩(wěn)定。

在此型鋼鋼架上焊接I25a型鋼橫梁，并在橫梁兩端螺栓連接I25a型鋼立柱，為正洞鋼架提供落腳平臺(tái)。以后在此處安裝正洞鋼架時(shí)，用I25a型鋼斜梁代替正洞的N2鋼架，用I25a型鋼立柱代替正洞的N2、N3鋼架。

圖1 斜井進(jìn)入正洞平面圖

圖2 斜井進(jìn)入正洞立面圖

4.2.3 斜井進(jìn)入正洞內(nèi)的導(dǎo)洞施工

（1）導(dǎo)洞設(shè)計(jì)凈寬9 m；支護(hù)參數(shù)為：HW125型鋼鋼架，間距1榀/m，Φ22錨桿，長(zhǎng)度3.0 m，間距1.0×1.0 m，梅花型布置；φ6鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距0.2×0.2 m；噴射C20砼，厚度18 cm。支護(hù)施工中要嚴(yán)格按施工指南操作，保證鎖腳錨桿和縱向連接筋的施工質(zhì)量。

（2）爬坡道的坡度設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況及機(jī)械施工需要進(jìn)行調(diào)整，以加快爬坡導(dǎo)坑施工進(jìn)度，減少不安全因素為原則。

（3）完成爬坡后，按照線路設(shè)計(jì)坡度向西安方向按Ⅳ級(jí)圍巖開(kāi)挖方法、支護(hù)參數(shù)繼續(xù)進(jìn)行弧行導(dǎo)坑掘進(jìn)，施工10 m后，噴砼封閉西安方向掌子面，反向向鄭州方向開(kāi)挖正洞，每循環(huán)先開(kāi)挖上部，立上部鋼架后，再拆除導(dǎo)洞鋼架。

（4）反向開(kāi)挖支護(hù)，反向開(kāi)挖按正洞Ⅳ級(jí)圍巖上部弧形導(dǎo)坑的高度進(jìn)行，先開(kāi)挖頂部，再開(kāi)挖兩側(cè)，開(kāi)挖時(shí)僅對(duì)有影響的導(dǎo)洞鋼架進(jìn)行拆除，按正洞設(shè)計(jì)要求間距進(jìn)行鋼架施工，相應(yīng)完善其他支護(hù)。

4.3 導(dǎo)洞棚架法

4.3.1 施工方法

在斜井接近與正洞相交里程時(shí)，逐漸抬高斜井拱頂高程，接長(zhǎng)鋼架長(zhǎng)度。于正洞與斜井相交里程起，采用小導(dǎo)坑進(jìn)入正洞洞身開(kāi)挖，于正洞中線處達(dá)到正洞拱頂高程，施工中應(yīng)預(yù)留變形沉落量和臨時(shí)支護(hù)厚度，然后再逐步擴(kuò)挖至正洞標(biāo)準(zhǔn)斷面。

4.3.2 施工步驟

（1）根據(jù)斜井與正洞設(shè)計(jì)相交角度及拱頂高差，確定斜井?dāng)U挖起始里程HK0+L1，其拱頂抬高坡度控制在30%左右，同時(shí)并對(duì)該段斜井初期支護(hù)應(yīng)進(jìn)行加強(qiáng)，確保下步正洞跨越橫洞提供支護(hù)保障。

進(jìn)入正洞范圍后其開(kāi)挖及初期支護(hù)需比正洞拱部相應(yīng)設(shè)計(jì)標(biāo)高加大，以預(yù)留臨時(shí)支護(hù)厚度。

（2）考慮橫洞到正洞上導(dǎo)拱架落腳位置的牢固性，橫洞拱架必須提供一個(gè)牢固的落腳平臺(tái)。

在正洞右側(cè)邊墻與橫洞交界里程HK0+L2處時(shí)，沿正洞方向設(shè)置拱頂縱向托梁，托梁采用I25a型鋼，牢固焊接于橫洞鋼架拱頂，托梁與橫洞鋼架間空隙設(shè)置Ⅰ25豎向立柱,立柱與正洞拱架位置相對(duì)應(yīng)，牢固焊接并噴射C25砼回填密實(shí)。

②資料來(lái)源于 《重慶市人民政府關(guān)于印發(fā)2017年全市安全生產(chǎn)工作要點(diǎn)的通知》（渝府發(fā)［2017］ 1 號(hào)）。

（3）橫洞施工至正洞右側(cè)邊墻即L2時(shí)，采用人工開(kāi)挖掏小洞（2 m×2 m）的施工方法，棚架臨時(shí)支護(hù)及時(shí)跟進(jìn)；與正洞走向垂直上坡到拱頂中線位置后，再逐步擴(kuò)大施工斷面，直至正洞的標(biāo)準(zhǔn)斷面。

4.3.3 施工要點(diǎn)

正洞與橫洞相交地段處于復(fù)雜的三維受力狀態(tài)，為保證正洞安全挑頂施工的完成，正洞初期支護(hù)必須座落于一個(gè)牢固的落腳平臺(tái)，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)該段正洞初期支護(hù)的鎖腳錨桿施工，防止拱架下沉。

（1）斜井變斷面段施工，應(yīng)加強(qiáng)初期支護(hù)，設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)比正常斷面相應(yīng)提高。

（2）交叉處加強(qiáng)環(huán)設(shè)置由于正洞開(kāi)挖斷面較大，為確保擴(kuò)頂段正洞施工安全，在橫洞與正洞交接處設(shè)置一加強(qiáng)環(huán)，加強(qiáng)環(huán)由3榀Ⅰ25a型鋼鋼架組成，鋼架間采用φ22鋼筋連接，噴35 cm厚混凝土覆蓋鋼架，并應(yīng)及早施作斜井二次襯砌。

（3）設(shè)置托梁，為正洞拱架提供落腳平臺(tái)在正洞與橫洞拱頂交界里程處，沿正洞方向設(shè)置拱頂縱向托梁，托梁采用Ⅰ25a型鋼，牢固焊接于橫洞鋼架拱頂，托梁與橫洞鋼架間空隙設(shè)置Ⅰ25a型鋼豎向立柱，立柱應(yīng)與正洞拱架位置相對(duì)應(yīng)，牢固焊接并噴射C25砼回填密實(shí)。

（4）加密設(shè)置正洞初期支護(hù)鎖腳錨桿，每榀鋼架單側(cè)不少于4根鎖腳錨管，錨管長(zhǎng)4.0 m，注水泥砂漿，鎖腳錨管與鋼架牢固焊接，防止拱架下沉，。

（5）正洞擴(kuò)頂開(kāi)挖，頂部支撐Ⅰ18臨時(shí)棚架，棚架間距依據(jù)圍巖穩(wěn)定狀態(tài)采用0.6～1.0 m，棚架間采用φ22鋼筋焊接為整體，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)后復(fù)噴C25砼20～25 cm，形成臨時(shí)支護(hù)體系。

4.3.4 施工注重事項(xiàng)

（1）施工中必須加強(qiáng)圍巖量測(cè)，根據(jù)量測(cè)結(jié)果及時(shí)反饋支護(hù)信息，確保支護(hù)措施安全合理。

（2）交叉口段斜井襯砌應(yīng)及早施作，擋頭板沿正洞線路方向安設(shè)。

（3）斜井與正洞掌子面施工時(shí)，應(yīng)設(shè)專(zhuān)人值班，隨時(shí)觀察圍巖及支護(hù)狀態(tài)的的穩(wěn)定性。

（4）制定挑頂施工的安全應(yīng)急預(yù)案，做好應(yīng)急材料、物資的儲(chǔ)備。

Highway Tunnel Slant Hole and Hole road Intersection Job Practice

Cheng Gaofeng

This article introduced the domestic several kind ofcommonly used road intersections select goagainst the job practice,and has carried on the induction to eachmethod’s good and bad points,has pointed out respectively the suitable scope.

road;tunnel;slanthole;road intersection;constructs

U459.2

A

1000-8136(2010)32-0050-02