斜井進正洞交叉口過渡段施工方案

廖利宏

1 工程概況

包西鐵路新九燕山隧道位于陜西省延安市南川河與勞川河上游分水嶺處的勞山川右岸黃土梁峁區(qū),隧道于三十里鋪一溝左側進洞,下穿既有線西延鐵路洪市溝2號隧道,再穿過九燕山分水嶺從前黃土溝出洞,地面高程為1 158 m～1 335 m。隧道進口基巖裸露,山坡表層沖溝發(fā)育,地表植被較發(fā)育。隧道最大埋深210 m,一般埋深34 m～80 m。新九燕山隧道為了滿足施工總工期的要求,根據(jù)隧道地形、地質(zhì)條件,結合施工和運營期間通風、排水、防災及棄碴的需要,設計上共設了3座斜井作為輔助坑道,經(jīng)現(xiàn)場工期計算,必須再增設1個斜井,方可在建設方要求的工期內(nèi)完成全部施工任務。其中,0號斜井位于線路右側,與正洞右線線路中線交于DK516+045.4,相交處夾角71°23′17″,斜井擬以W-3斷面與正洞相交;所處正洞段為Ⅲ級圍巖,隧道洞身位于風化層以下22 m～32 m,巖層呈層狀分布,為頁巖夾砂巖;該段正洞位于直線段,洞內(nèi)坡度3‰向西安端上坡。

2 施工總體方案

斜井施工至與正洞交界后,以圓曲線形式轉體進入正洞(見圖1),加強段正洞按Ⅳ級圍巖加強復合式襯砌參數(shù)施工(不施作超前小導管),同時上坡開挖至正洞拱頂高程,并繼續(xù)沿相同方向掘進一定距離;形成作業(yè)空間后,轉向相反方向施工,擴挖臨時支護達到正洞標準斷面。

3 具體施工方法

1)由于三岔口段應力分布復雜,斜井進主洞施工的導洞,采取與斜井相同斷面的尺寸開挖施工,導洞順承斜井方向朝西安方向圓滑過渡到正洞左側邊墻后,再爬坡至隧道上半導坑,盡量減少對圍巖的擾動,避免出現(xiàn)應力集中區(qū)。

2)三岔口嚴格按照“短進尺、弱爆破、強支護、緊封閉”的原則進行施工,并按一定的施工順序,導洞爬坡至主洞設計拱頂高程后,對導洞進行擴挖至主洞上斷面開挖斷面尺寸,繼續(xù)主洞(西安方向)上斷面施工10 m范圍,初期支護完成及時封閉掌子面。隨后反向向包頭方向開挖正洞,每循環(huán)先開挖上部,立上部鋼架后,再拆除導洞鋼架。反向開挖按正洞Ⅲ級圍巖斷面的高度進行,先開挖頂部,再開挖兩側,開挖時僅對有影響的導洞鋼架進行拆除,按正洞加強要求間距進行鋼架施工,相應完善其他支護。

3)對拐入正洞的導洞施工要求進行Ⅰ12鋼架臨時支撐,榀間距1.2 m,施工長度10 m,拱墻均采用 L=2.5 m的φ 22砂漿錨桿1.2 m×1.2 m梅花形布設,砂漿標號不小于M20,φ 6鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格間距20 cm×20 cm,錨噴支護形式進行支護。

4)對三岔口導洞擴挖要求一次性成洞,及早施作Ⅰ16型加強拱架,早成環(huán),盡量減短應力集中斷面裸露時間。

5)正洞加強段鋼支撐采用Ⅰ16型鋼拱架,榀間距 1.2 m,斜井加強段鋼支撐采用Ⅰ16型鋼拱架,榀間距1.0 m。正洞和斜井加強段拱墻均采用 L=3.0 m的φ 22砂漿錨桿1.2 m×1.2 m梅花形布設,砂漿標號不小于M20,φ 6鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格間距20 cm×20 cm,錨噴支護形式進行支護;斜井與正洞交叉口制作2Ⅰ20b型鋼撐門架,交叉口段正洞加強的鋼拱架取消右側N1,N2,N3單元改為Ⅰ20b直鋼架,焊接在鋼撐門架橫梁上。

6)正洞落底后要及時進行正洞仰拱施工,以便初期支護與仰拱盡早成環(huán),確保施工安全。

4 具體施工要求

1)加強測量放樣,依據(jù)放樁數(shù)據(jù)進行開挖施工,開挖完成后對巖面進行清理排險,要求無松動石。2)對巖面采用C25混凝土初噴施工,噴射完成后進行砂漿錨桿施工,錨桿與巖面接觸處布設15 mm×15 mm×6 mm墊板,錨桿外露巖面不大于15 cm,網(wǎng)片緊貼巖面鋪設。3)依據(jù)交底數(shù)據(jù)架立鋼拱架,縱向間距1.2 m,拱架間采用Φ 22鋼筋連接,環(huán)向間距1 m。拱架架立完成,及時施作φ 22鎖腳錨桿與拱架連接牢固。4)拱架架立完成進行C25混凝土復噴至設計厚度。5)斷面開挖尺寸、拱架尺寸均未考慮圍巖變形量。6)待噴混凝土終凝3 h后才允許下循環(huán)放炮開挖,嚴禁在此前放炮。

5 勞力、機具設備配置

1)開挖作業(yè)人員20人;鋼架、鋼筋網(wǎng)及錨桿施工10人;噴射混凝土作業(yè)14人。

2)主要施工機具配置:挖掘機1臺,裝載機2臺,濕噴機 2臺,壓入式通風機1臺,鋼架彎制機1臺等。

6 施工注意事項

1)施工中必須加強圍巖量測,根據(jù)量測結果及時反饋支護信息,確保支護措施安全合理。2)交叉口段斜井襯砌應及早施作,擋頭板沿正洞線路方向安設。3)斜井與正洞掌子面施工時,應設專人值班,隨時觀察圍巖及支護狀態(tài)的穩(wěn)定性。4)制定挑頂施工的安全應急預案,做好應急材料、物資的儲備。

7 結語

通過此方案在包西鐵路新九燕山隧道斜井進正洞的施工應用,確保了隧道斜井的施工安全,保證了隧道正洞施工安全和質(zhì)量的同時,也加快了施工進度。

[1]TB 10204-2003,鐵路隧道施工規(guī)范[S].

[2]TB 10417-2003,鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標準[S].

[3]TZ 231-2007,鐵路隧道鉆爆法施工工序及作業(yè)指南[S].

[4]柴穎鵬.淺談隧道施工中的關鍵要素[J].山西建筑,2008,34(12):321-322.