同馬山隧道斜井進(jìn)正洞挑頂施工技術(shù)

何 劍

(中鐵隧道集團(tuán)有限公司，河南洛陽 471000)

1 工程概況

貴廣鐵路同馬山隧道位于貴州省黔南州三都縣境內(nèi)，全長13 931 m。隧道工程地質(zhì)條件復(fù)雜，地形地貌特殊，沿線穿越眾多斷層破碎帶，隧道巖性以砂質(zhì)板巖、絹云母板巖夾凝灰質(zhì)板巖、變質(zhì)粉細(xì)砂巖為主，巖體為薄～中厚層狀、板狀結(jié)構(gòu)，水平層理發(fā)育。該隧道是全線重點(diǎn)工程，工期壓力大，為加快隧道施工進(jìn)度，隧道設(shè)計(jì)劃分為1號斜井、2號斜井、橫洞及出口四個施工區(qū)段。為了解決1號斜井與正洞上斷面相交受力差、挑頂時(shí)間長的困難，我們從力學(xué)及施工方法、工藝上進(jìn)行改革與創(chuàng)新，經(jīng)過實(shí)踐，取得了良好效果。

1號斜井洞身坡度為11%，斜井與正洞線路方向平面夾角為90°，此段圍巖為Ⅲ級。

2 總體施工方案

先由斜井施工斷面開挖進(jìn)入正洞，然后向正洞洞身擴(kuò)挖至正洞上半斷面，當(dāng)滿足施工空間后，再反向擴(kuò)挖成型，進(jìn)行正洞開挖。

2.1 正洞及斜井交叉口設(shè)計(jì)情況

1號斜井施工段及進(jìn)入正洞里程段均為Ⅲ級圍巖，采用全斷面法進(jìn)行施工。正洞采用復(fù)合式襯砌，初期支護(hù)為12 cm厚C25噴射混凝土，拱部設(shè)φ22組合中空錨桿及φ6鋼筋網(wǎng)，邊墻設(shè)φ22砂漿錨桿，錨桿間距1.2 m×1.5 m(環(huán)向×縱向)，每根長為3.0 m，鋼筋網(wǎng)間距為25 cm×25 cm，二次襯砌采用40 cm厚C35纖維混凝土。斜井采用錨噴襯砌支護(hù)，C25噴射混凝土厚10 cm，拱部設(shè)φ22砂漿錨桿及φ8鋼筋網(wǎng)，錨桿間距1.2 m×1 m(環(huán)向×縱向)，每根長為3.0 m，鋼筋網(wǎng)間距為25 cm×25 cm。

2.2 交叉口部加強(qiáng)段的施工

交叉口部地段圍巖處于三維受力狀態(tài)，受力集中、復(fù)雜，支護(hù)跨度較大，受力極為不利，對口部加強(qiáng)支護(hù)措施:

1)交叉口部門架采用Ⅰ18工字鋼架加強(qiáng)支護(hù)，2榀并聯(lián)焊接為一體，且鋼架用Ф12鋼筋做箍筋加強(qiáng)，其間距為0.5 m。鋼架支立完成后，在門架橫梁上施打垂直正洞線路方向的小導(dǎo)管，小導(dǎo)管采用Ф42無縫鋼管，環(huán)向間距為0.4 m，每根長為3.0 m(以便進(jìn)正洞挑頂施工)。2)因考慮到門架受力大，且跨度較大，在門架內(nèi)架一榀直墻、圓弧拱頂?shù)匿摷芄餐袚?dān)門架受力，該鋼架也為2榀并聯(lián)焊接為一體，在安裝就位后與門架焊接為一體，在門架與該圓弧拱頂鋼架之間用Ⅰ18斜向支撐焊接連接分擔(dān)門架受力(且可減小門架撓度)，門架與該圓弧拱頂鋼架之間的空隙用噴射混凝土回填密實(shí)，如圖1所示。

2.3 斜井與正洞交叉口部加強(qiáng)段

修改為:斜井口部采用Ⅰ18工字鋼鋼架支護(hù)，拱架間距1.0 m，施工長度共10 m，鋼架底腳采用25a長槽鋼作為墊腳，鋼架底腳及起拱位置分別設(shè)2根φ22鎖腳錨桿，錨桿每根長4.0 m，為確保該段圍巖的穩(wěn)定性，在拱部設(shè)φ22中空注漿錨桿，邊墻設(shè)φ22 砂漿錨桿，錨桿每根長為3.5 m，錨桿間距為0.8 m×0.8 m，呈梅花形布設(shè)，錨桿與鋼架焊接牢固。為了提高初支的整體性，加密鋼架縱向Ф22連接鋼筋，環(huán)向間距為0.6 m，與鋼架焊接牢固，采用25 cm厚C25噴射混凝土封閉，全環(huán)設(shè)φ8鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)間距25 cm×25 cm。與正洞相接處架立一榀門架鋼架加強(qiáng)支護(hù)，見圖2。正洞交叉口部采用Ⅰ18工字鋼架加強(qiáng)支護(hù)，長度5 m～10 m。為保證隧道設(shè)計(jì)凈空斷面，本段內(nèi)預(yù)留沉降量為9 cm。

3 施工方法及步驟

總體施工步驟:斜井向右進(jìn)入正洞，開挖至左線邊墻即轉(zhuǎn)向段施工→正洞洞身向大里程擴(kuò)挖至上半斷面→正洞正常段開挖→反向(小里程)擴(kuò)挖→仰拱及仰拱填充→組裝臺車→拱墻二襯施工→正常施工。斜井進(jìn)正洞過渡段斷面如圖3所示。

當(dāng)斜井施工至與正洞相交時(shí)，于正洞與斜井相交里程起，標(biāo)高從井底標(biāo)高逐步提高至正洞上半斷面的底面標(biāo)高，長度約23 m，坡度約為12.36%，由斜井逐步轉(zhuǎn)向至正洞線路方向施工，然后逐步擴(kuò)挖至正洞的上半斷面開挖，當(dāng)正洞上半斷面施工20 m，開始施工已開挖完成的上半斷面約20 m的下半斷面開挖，形成工作面后，反向開挖至斜井交叉口處，及時(shí)施作仰拱及其填充，擴(kuò)挖到滿足拱墻二襯空間后，盡早施工交叉口段拱墻二襯，閉合成環(huán)。

具體施工步驟如圖4，圖5所示。

4 施工要點(diǎn)及工藝

1)每循環(huán)開挖進(jìn)尺控制在1.3 m左右，開挖前先安裝鋼架，施作超前小導(dǎo)管，小導(dǎo)管長3.5 m，環(huán)向間距0.4 m。

2)轉(zhuǎn)向段及擴(kuò)挖段施工中，開挖后先初噴混凝土，及時(shí)施作錨桿及鋼筋網(wǎng)片，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度，及早封閉成環(huán)。

3)正洞上斷面施工時(shí)，鋼架架立完成后，用Ⅰ18型鋼框架支撐，立柱底腳鋪25a槽鋼，槽鋼長0.5 m，垂直地面打設(shè)2根長1.0 m的鎖腳錨桿固定槽鋼。

4)噴射混凝土前，按照設(shè)計(jì)要求施作錨桿，沿正洞線路方向拱部施作超前小導(dǎo)管，導(dǎo)管長3.5 m，環(huán)向間距0.4 m。

5 施工注意事項(xiàng)

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

2)加強(qiáng)交叉口段初期支護(hù)，盡快施工仰拱及拱墻襯砌成環(huán)。

3)在施工時(shí)必須設(shè)專人值班，隨時(shí)觀察圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4)制定挑頂施工應(yīng)急預(yù)案，做好應(yīng)急材料、物資的儲備。

6 結(jié)語

根據(jù)同馬山隧道施工實(shí)踐，采用導(dǎo)坑反挑法進(jìn)行挑頂施工具有以下優(yōu)點(diǎn):

1)施工進(jìn)度快。

采用導(dǎo)坑反挑法施工，斷面較小，工藝簡單，循環(huán)進(jìn)度較快，該隧道共用時(shí)間20 d。

2)施工難度小。

該方法施工難度小，與傳統(tǒng)的由抬高斜井拱頂過渡到正洞的施工方法相比，減少了正洞超設(shè)計(jì)輪廓線部分的開挖，從而減少了初期支護(hù)及拱墻二次襯砌混凝土的回填量。

3)施工斷面小，有利于圍巖受力，且施工進(jìn)度快，支護(hù)及時(shí)，圍巖變形得到有效的控制，確保了施工安全。

[1]鐵建設(shè)[2010]241號，高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南[S].

[2]高海宏.復(fù)雜條件下大跨公路隧道施工中的關(guān)鍵技術(shù)[J].隧道建設(shè)，2008(2):5-51.

[3]關(guān)寶樹.隧道工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)集[M].北京:人民交通出版社，2003.