隧道輔助斜井進(jìn)正洞施工工藝

武 銳

(中鐵十二局集團(tuán)二公司，山西太原 030032)

1 工程概況

1號(hào)斜井與雁門關(guān)隧道平面呈42°49'8″相交(斜井長(zhǎng)1 445 m，10.05%下坡;正洞7‰上坡)，與正洞左中線相交 DK115+732.86，喇叭口處圍巖為角閃斜長(zhǎng)片麻巖，受構(gòu)造影響嚴(yán)重，呈塊、碎石狀結(jié)構(gòu)，軟弱層呈泥夾碎石，地下水狀態(tài)為Ⅱ級(jí)，拱部涌水呈線狀，自穩(wěn)能力差，為Ⅴ級(jí)圍巖。此處正洞開挖直徑為13.56 m。

2 喇叭口尺寸

喇叭口處斜井開挖斷面:寬×高:7.54 m×7.00 m，斜井底板高程為:1 116.01 m，與正洞相交處寬10.3 m，相交處正洞仰拱面高程為1 116.00 m，斜井頂與正洞頂高差為2.72 m。

3 施工方法

我們共為斜井進(jìn)入正洞準(zhǔn)備了兩套方案。因施工現(xiàn)場(chǎng)圍巖的特殊性，最大程度減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，保證施工安全，采用了第一套方案。

3.1 施工方案一

在斜井掌子面開挖接近正洞開挖輪廓時(shí)，逐漸抬高斜井拱頂高程，交與正洞邊線時(shí)，采用小導(dǎo)洞結(jié)合礦山棚架法，小導(dǎo)洞拱頂初期支護(hù)高程沿著正洞開挖輪廓控制，開挖小導(dǎo)洞邊墻形成正洞上導(dǎo)開挖作業(yè)面。施工中應(yīng)預(yù)留變形沉降量和臨時(shí)支護(hù)厚度。

施工步驟:

1)根據(jù)斜井與正洞相交角度及圍巖狀況，架立安裝不同型號(hào)鋼架，使斜井鋼架由垂直于斜井中線到平行于正洞中線(見圖1);在X1K0+L1處逐步抬高斜井拱頂高程，同時(shí)加強(qiáng)斜井初期支護(hù)，安全完成斜井挑頂，以便進(jìn)行正洞小導(dǎo)洞開挖的順利進(jìn)行(見圖2)。

2)斜井施工至X1K0+L2時(shí)，采用礦山棚架法結(jié)合臺(tái)階法進(jìn)行臨時(shí)小導(dǎo)洞開挖支護(hù)進(jìn)入正洞，小導(dǎo)洞開挖方向垂直于正洞，小導(dǎo)洞頂部初期支護(hù)內(nèi)輪廓應(yīng)為預(yù)留變形量后的正洞開挖輪廓。

3)在X1K0+L2處設(shè)置加強(qiáng)門架，并在其頂部設(shè)置托梁，用立柱與斜井門架相連，立柱與正洞拱架位置相對(duì)應(yīng)，牢固焊接并噴C25纖維混凝土回填密實(shí)。在架立門架時(shí)，為保護(hù)斜井掌子面圍巖的穩(wěn)定性，對(duì)不開挖部位進(jìn)行掛網(wǎng)噴錨，必要時(shí)設(shè)置臨時(shí)錨桿。

圖1 喇叭口平面圖（一）

圖2 喇叭口立面圖

4)在門架橫梁上架立正洞上導(dǎo)拱架進(jìn)行正洞上導(dǎo)初支，破除小導(dǎo)洞邊墻支護(hù)采用臺(tái)階法進(jìn)行正洞開挖。正洞仰拱鋼架連接在門架底部的橫撐上。

3.2 施工方案二

斜井掌子面施工至正洞開挖輪廓后，斜井中線按圓曲線開挖至斜井中線與正洞中線重合，同時(shí)上坡開挖至正洞拱頂高程，并繼續(xù)沿正洞軸線方向掘進(jìn)一定距離;形成作業(yè)空間后，將導(dǎo)洞擴(kuò)挖至正洞開挖輪廓，及時(shí)進(jìn)行噴錨支護(hù)作業(yè)(見圖3)。

圖3 喇叭口平面圖（二）

施工步驟如下:1)斜井掌子面開挖至正洞開挖輪廓之前，架立安裝不同型號(hào)鋼架，逐步使斜井鋼架由垂直于斜井方向過(guò)渡到平行于正洞方向，形成斜井進(jìn)正洞加強(qiáng)段。在最后一榀加強(qiáng)鋼架上安裝托梁，為正洞初支鋼架提供落腳平臺(tái)，仰拱鋼架連接在斜井門架下部橫撐上。2)斜井進(jìn)入正洞內(nèi)導(dǎo)洞施工。導(dǎo)洞施工根據(jù)圍巖情況確定支護(hù)參數(shù)和開挖進(jìn)尺，導(dǎo)洞的坡度根據(jù)圍巖情況及施工需要進(jìn)行調(diào)整，以加快導(dǎo)坑施工速度。導(dǎo)坑坡度達(dá)到設(shè)計(jì)后，按照設(shè)計(jì)線路及坡度繼續(xù)進(jìn)行弧形導(dǎo)坑掘進(jìn)，導(dǎo)坑中線掘進(jìn)至與正洞中線重合后繼續(xù)向前掘進(jìn)10 m停止掘進(jìn)，噴混凝土封閉掌子面。進(jìn)行正洞擴(kuò)挖，先開挖上部，立上部正洞鋼架后，再拆除導(dǎo)坑初期支護(hù)。正洞初支落底后要及時(shí)進(jìn)行正洞仰拱施工，使支護(hù)盡早封閉成環(huán)，并及時(shí)跟進(jìn)二次襯砌，確保施工安全。

4 支護(hù)參數(shù)

初支為C25纖維混凝土，厚27 cm，拱部1.0 m×1.0 m布設(shè)L=4.0 m，φ25 中空注漿錨桿，邊墻 1.0 m × 1.0 m 布設(shè) L=4.0 m，φ22砂漿錨桿，每榀拱架增設(shè)36根φ42×5 mm注漿錨管，增加初支的穩(wěn)固性，減少下沉收斂。

5 施工量測(cè)

對(duì)斜井與正洞交叉處加強(qiáng)圍巖量測(cè)，按3 m～5 m間距布設(shè)拱頂下沉和邊墻收斂觀測(cè)點(diǎn)，增加對(duì)圍巖量測(cè)的頻次，根據(jù)對(duì)圍巖量測(cè)數(shù)據(jù)的綜合分析，及時(shí)調(diào)整和完善支護(hù)方案，同時(shí)做好掌子面的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作，為下一步開挖支護(hù)提供依據(jù)，確保施工安全、質(zhì)量和進(jìn)度。

6 開挖方法

根據(jù)圍巖狀況靈活使用三臺(tái)階七步開挖法，并設(shè)置臨時(shí)支護(hù)，及時(shí)跟進(jìn)仰拱，盡早使支護(hù)封閉成環(huán)。開挖后及時(shí)對(duì)掌子面進(jìn)行噴混凝土封閉。嚴(yán)格控制裝藥量，對(duì)炮眼布置及起爆順序進(jìn)行優(yōu)化，減小爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)。嚴(yán)格控制超欠挖，對(duì)于超挖部位應(yīng)用同等強(qiáng)度混凝土回填密實(shí)，避免空洞。對(duì)于涌水部位，應(yīng)設(shè)置引排水管，減小涌水對(duì)噴錨作業(yè)的不利影響，保證施工質(zhì)量。

7 施工組織

1)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況編制合理的施工組織方案。2)工作面設(shè)置專職安全員，進(jìn)行安全隱患排查。3)洞內(nèi)設(shè)置調(diào)度員，協(xié)調(diào)各工序，使各工序銜接緊密，保證施工進(jìn)度。4)項(xiàng)目部設(shè)置技術(shù)室，統(tǒng)一安排技術(shù)及測(cè)量工作，加強(qiáng)對(duì)洞內(nèi)施工的技術(shù)管理，避免質(zhì)量不合格而造成的返工。

8 結(jié)語(yǔ)

在斜井進(jìn)正洞施工中，如采用方案二，即先采用小斷面導(dǎo)坑掘進(jìn)，然后返回來(lái)拆除臨時(shí)支護(hù)擴(kuò)挖成正洞斷面，這樣的方法工序繁雜，組織難度較大，爆破震動(dòng)頻繁，對(duì)圍巖的擾動(dòng)大，交叉口處鋼架不能及時(shí)封閉，安全隱患較大;導(dǎo)坑長(zhǎng)度大，臨時(shí)支護(hù)工程量大，耗時(shí)長(zhǎng)，挑頂費(fèi)用較高。現(xiàn)采用方案一證明采用這一方案可以在導(dǎo)洞內(nèi)直接形成正洞上臺(tái)階斷面，并能及時(shí)立架支護(hù)，施工安全有序;工序簡(jiǎn)單、快速，臨時(shí)工程量小，較經(jīng)濟(jì)。實(shí)際證明采用方案一為全隧道安全盡早貫通打下了基礎(chǔ)。

［1］TB 10204-2002，鐵路隧道施工規(guī)范［S］.

［2］TZ 204-2008，鐵路隧道工程施工技術(shù)指南［S］.

［3］初厚永.大斷面黃土隧道斜井進(jìn)入正洞的挑頂施工技術(shù)［J］.鐵道建筑技術(shù)，2008(3):34-37.