紅石巖隧道挑頂技術(shù)研究

易　維

（中鐵二十五局集團(tuán)有限公司,廣州 510088）

紅石巖隧道挑頂技術(shù)研究

易維

（中鐵二十五局集團(tuán)有限公司,廣州 510088）

隨著鐵路高速化進(jìn)程的日益加快，鐵路隧道發(fā)展趨勢朝著斷面大、長度長、地質(zhì)條件復(fù)雜發(fā)展。為了加快長大隧道的施工進(jìn)度，長大隧道的施工一般采取“長隧短打”的方法多個(gè)工作面同時(shí)施工，在開辟新工作面的時(shí)候，不可避免的會遇到輔助坑道進(jìn)正洞的挑頂施工，現(xiàn)就紅石巖隧道挑頂施工進(jìn)行設(shè)計(jì)及研究。

紅石巖隧道;挑頂;技術(shù)研究

1　工程概況

紅石巖隧道全長14580m，由中鐵二十五局五公司承建，為云桂線第二長單洞雙線隧道。隧道最大埋深約450m，最小埋深約100m。隧道進(jìn)口段位于左偏曲線上，其余位于直線上。紅石巖隧道輔助坑道方案為“3個(gè)橫洞+橫洞間平導(dǎo)+1個(gè)斜井”。平導(dǎo)設(shè)置于左線線路中線左側(cè)30m，全長9770m。1#橫洞設(shè)置于線路右側(cè)，全長1253.8m，2#橫洞設(shè)置于線路左側(cè)，全長1460m，斜井位于線路左側(cè)，斜長1571.63m。3#橫洞設(shè)置于線路左側(cè)，全長244m。紅石巖隧道地質(zhì)以灰?guī)r為主，穿越3個(gè)斷層6個(gè)破碎帶，其中洞身Ⅳ、Ⅴ級圍巖占52.6%，主要地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)為巖溶，為鐵路總公司掛牌的Ⅰ級風(fēng)險(xiǎn)隧道。

根據(jù)指導(dǎo)性施工組織設(shè)計(jì)安排，紅石巖隧道采取“長隧短打”的辦法共分11個(gè)工作面施工，需要挑頂施工7次（挑頂位置示意圖見圖1）。由于隧道埋深較大且處于巖溶發(fā)育段落，挑頂段落圍巖情況不一，針對不同的圍巖級別需采用不同的施工方法進(jìn)行挑頂。

2　 進(jìn)洞角度及施工方案的選擇

2.1 進(jìn)洞角度的選擇

在實(shí)際施工過程中，交叉口角度的選擇一般以交通運(yùn)輸方便為主要考慮因素。對于進(jìn)正洞后單工作面掘進(jìn)的隧道，一般維持原設(shè)計(jì)進(jìn)洞角度，如DK388+090及DK390+310；對于進(jìn)正洞后往大、小里程同時(shí)掘進(jìn)的隧道，一般進(jìn)洞角度為90°，如DK378+300、DK381+700、DK383+050、DK383+285、DK384+050。

2.2 施工方案的選擇

對于圍巖較好的地段（Ⅲ級圍巖）的挑頂方案，一般采用垂直進(jìn)洞挑頂法，如DK378+300、DK384+050；對于圍巖一般或較差的地段，一般采用垂直進(jìn)洞挑頂法（DK381+700、DK383+050、DK383+285、DK388+090）或者平行進(jìn)洞挑頂法（DK390+310）。

3　 垂直進(jìn)洞挑頂法施工

3.1 總體方案

采用垂直進(jìn)洞挑頂法施工，輔助坑道施工到接近正洞20m處，對輔助坑道進(jìn)行加寬加高處理，施工到交界處時(shí)，對交界處進(jìn)行加固處理，處理完成后沿正洞垂直方向以小導(dǎo)洞的形式轉(zhuǎn)入施工直到對面上、下臺階交界處，架立正洞鋼架，形成正洞施工臺階，單方向施工10m形成工作面后反方向施工，完成挑頂施工。主要工序如下：①臨近交叉口處20m施工；②交叉口處加固處理；③導(dǎo)洞施工；④正洞施工。挑頂示意圖見圖2。

3.2 臨近交叉口處20m施工

對于輔助坑道于正洞斜交的挑頂，首先應(yīng)該調(diào)整鋼架位置，由垂直于輔助坑道中線調(diào)整為平行于正洞中線，為了保證交叉口附近的安全性，將鋼架沿輔助坑道中線間距由1m/榀調(diào)整為0.8m/榀，同時(shí)控制左側(cè)邊墻間距為50cm/榀，右側(cè)邊墻間距為110cm/榀。

為了行車安全，在臨近交叉口時(shí)將輔助坑道斷面尺寸擴(kuò)大，由原來的單車道斷面5.0m*6.0m(寬*高）擴(kuò)大為錯(cuò)車道斷面7.5m*7m（寬*高）。

為了保證初期支護(hù)的安全，將初期支護(hù)里的鋼架由I16變?yōu)镮18，變鎖腳錨桿為鎖腳錨管，并由4根增加到8根，在拱腳部分設(shè)置槽鋼組成的托梁，及時(shí)施做二次襯砌。

3.3 交叉口加固處理

交叉口處最后一榀鋼架不僅承受由正洞傳過來的荷載，同時(shí)承受橫洞本身的荷載，受力及其復(fù)雜，且該處斷面大，為了保證壓桿穩(wěn)定性，對交叉口處設(shè)置加強(qiáng)環(huán)，加強(qiáng)環(huán)采用3榀I22a鋼架焊接在一起，底部設(shè)置槽鋼組成的托梁，并施做由鋼架組成的仰拱，在加強(qiáng)環(huán)外側(cè)設(shè)置I22a門架，門架和加強(qiáng)環(huán)鋼架分節(jié)焊接在一起，作為正洞型鋼鋼架的支撐平臺，門架由橫梁和立柱組成，橫梁和輔助坑道之間的間隙對稱焊接豎向I22a豎向短撐，間距50cm，安裝完成后的空隙由噴射砼充填密實(shí)，在門架外側(cè)設(shè)置8根Φ50鎖腳錨管，確保門架的穩(wěn)定性。交叉口加固處理示意圖見圖3。

3.4 導(dǎo)洞施工

在將交叉口加固處理完成后，將輔助坑道進(jìn)行反壓回填，形成一個(gè)坡道，形成正洞施工的臺階，然后進(jìn)行導(dǎo)洞施工，導(dǎo)洞施工采用門架形式，門架寬度為4m，高度根據(jù)導(dǎo)洞施工的進(jìn)度進(jìn)行調(diào)整，門架施工必須在正洞初期支護(hù)的上面同時(shí)考慮預(yù)留變形量的影響，每隔0.8m施工一榀門架，直到施工到正洞臺階的對稱側(cè)；在門架的支撐下，在門架的內(nèi)側(cè)安裝正洞鋼架，進(jìn)行初期支護(hù)其他工序的施工。

3.5 正洞施工

導(dǎo)洞中正洞鋼架完成后，選擇一個(gè)方向切除門架立柱，進(jìn)行正洞上臺階施工，施工10m后封閉掌子面反向施工，直至施工過交叉口影響區(qū)并及時(shí)進(jìn)行落底和仰拱的施工，以便初期支護(hù)與仰拱盡早成環(huán)，確保施工安全。。

4　平行進(jìn)洞挑頂法

4.1 總體方案

采用平行進(jìn)洞挑頂法施工，輔助坑道施工到接近正洞20m處，對輔助坑道進(jìn)行加寬加高處理，施工到交界處時(shí)，對交界處進(jìn)行加固處理，處理完成后以用輔助坑道洞身相同斷面的導(dǎo)洞以圓曲線方式轉(zhuǎn)體進(jìn)入正洞，直至導(dǎo)洞和正洞中線重合，然后快速對導(dǎo)洞進(jìn)行加寬，直至與正洞斷面一致，往前繼續(xù)施工10m左右封閉掌子面，反向拆除導(dǎo)洞初期支護(hù)擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)斷面，直至施工過輔助坑道叉口，完成挑頂。主要工序如下：①臨近交叉口處20m施工；②交叉口處加固處理；③導(dǎo)洞施工；④正洞施工。

4.2 臨近交叉口處20m施工

詳見垂直進(jìn)洞挑頂法3.2條。

4.3 交叉口處加固處理

詳見垂直進(jìn)洞挑頂法3.3條。

4.4 導(dǎo)洞施工

參照輔助坑道挑頂段圍巖級別進(jìn)行初期支護(hù)施工，在轉(zhuǎn)彎的過程中考慮適當(dāng)?shù)钠露?，在轉(zhuǎn)體完成的同時(shí)輔助坑道頂和正洞頂高程一致，然后往前對導(dǎo)洞逐步進(jìn)行擴(kuò)挖，直至斷面尺寸和正洞一致，完成導(dǎo)洞施工。

4.5 正洞施工

導(dǎo)洞施工完成后，以正洞斷面繼續(xù)向前施工10m左右封閉掌子面，反向進(jìn)行開挖施工，拆除導(dǎo)洞初期支護(hù)，優(yōu)先拆除頂部，然后拆除兩側(cè)，每開挖形成1m作業(yè)面，及時(shí)按正洞初期支護(hù)進(jìn)行施工，直至施工過交叉口影響區(qū)并及時(shí)進(jìn)行落底和仰拱的施工，以便初期支護(hù)與仰拱盡早成環(huán)，確保施工安全。

5　結(jié)束語

紅石巖隧道在進(jìn)行挑頂施工中，兩種挑頂方法均有采用，均順利的完成了挑頂施工。通過對兩種施工方法的對比分析，發(fā)現(xiàn)垂直進(jìn)洞挑頂法在工期、經(jīng)濟(jì)性、安全性上均優(yōu)于平行進(jìn)洞挑頂法。在后期工期壓力大的情況下，通過垂直進(jìn)洞挑頂法增加工作面，不僅使得工期壓力得以緩解，同時(shí)也確保了施工安全，節(jié)約了工期及費(fèi)用，取得了良好的施工效果。

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

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.109