鐵路隧道輔助坑道挑頂進(jìn)入正洞施工技術(shù)

徐智磊

(中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司，重慶 400700)

在復(fù)雜地質(zhì)的長(zhǎng)大隧道施工中，易發(fā)生大規(guī)模塌方、突水等災(zāi)害，導(dǎo)致工程受阻。為滿足工期要求，在隧道施工中往往需要設(shè)置輔助坑道，需要根據(jù)隧道工程實(shí)際情況，選擇與之相適的輔助坑道才能確保施工的安全性。在鐵路隧道施工中常見(jiàn)的輔助坑道有斜井、橫洞、平行導(dǎo)坑等。月直山隧道在施工中的輔助坑道挑頂進(jìn)入正洞施工技術(shù)，具有良好的參考價(jià)值，希望對(duì)今后輔助坑道的方案優(yōu)化、設(shè)計(jì)和施工有一定借鑒。

一、工程概述

月直山隧道地處金口河～新特克區(qū)間，全長(zhǎng)14085m，單洞雙線。進(jìn)口接路基，出口接依布雙線大橋，令金口河車(chē)站伸入隧道進(jìn)口端，形成三線車(chē)站隧道485m，進(jìn)口里程DK239+915，出口里程DK254+000。出口工區(qū)平導(dǎo)設(shè)置于線路前進(jìn)方向左線左側(cè)30m，平行于左線線路中線，平導(dǎo)長(zhǎng)7366m，承擔(dān)正洞施工長(zhǎng)度為7820m。出口平導(dǎo)PDK253+400～PDK253+996洞口段由于需反向施工正洞洞口采用無(wú)軌雙車(chē)道斷面，其余地段除錯(cuò)車(chē)道

外均采用無(wú)軌單車(chē)道斷面，錯(cuò)車(chē)道及無(wú)軌雙車(chē)道斷面尺寸為6.2m(高)×7.5m（寬），無(wú)軌單車(chē)道斷面尺寸為6m(高)×5m（寬）。出口平導(dǎo)洞口段、立極古柏正斷層破碎帶以及橫通道采用模筑襯砌，其余段均采用錨噴襯砌。月直山隧道出口5#橫通道轉(zhuǎn)正洞處，與平導(dǎo)交點(diǎn)前后50m范圍（PDK251+703-PDK251+803）內(nèi)地質(zhì)巖性為中厚層狀凝灰?guī)r，掌子面干燥，局部呈滴水狀。其節(jié)理弱發(fā)育，圍巖穩(wěn)定性較好。

二、橫通道轉(zhuǎn)入正洞挑頂施工工藝流程

橫通道轉(zhuǎn)入正洞挑頂施工工藝流程圖如圖1所示。

接近交叉口處時(shí)橫通道設(shè)置3榀鋼架與正洞線路方向平行，鋼架間距0.8m，第3榀鋼架作為橫通道鎖口，與鎖口鋼架并排設(shè)置1榀I20b型鋼拱形鋼架，用于提供正洞初支鋼架落腳點(diǎn)。鎖口門(mén)架先落底至底板處，再進(jìn)行正洞挑頂施工。以25%坡度用隧道棄渣填筑爬坡道路，爬坡采用邊向上挑口邊進(jìn)行錨噴支護(hù)的方法進(jìn)行小導(dǎo)洞開(kāi)挖支護(hù)，在門(mén)架鋼架上架設(shè)正洞鋼架，然后向昆明方向開(kāi)挖，形成正常臺(tái)階長(zhǎng)度后，向成都方向開(kāi)挖形成正常臺(tái)階長(zhǎng)度，進(jìn)入正常工序。

圖1 橫通道轉(zhuǎn)入正洞挑頂施工工藝流程圖

三、鐵路隧道輔助坑道挑頂進(jìn)入正洞施工技術(shù)

（一）橫通道交叉口施工

在距離橫通道與正洞開(kāi)挖輪廓線中線交點(diǎn)4.5m位置處開(kāi)始抬高橫通道頂部高度0.5m，以減弱交叉口處的應(yīng)力集中。橫通道開(kāi)挖至正洞左側(cè)邊墻初支外側(cè)時(shí)，接近交叉口時(shí)設(shè)置3榀I20b型鋼鋼架以加強(qiáng)交叉口處的支護(hù)強(qiáng)度，鋼架拱頂間距0.8m，第3榀作為鎖口鋼架。與鎖口鋼架并排設(shè)置1榀與第3榀鋼架尺寸相同的I20b型鋼鋼架（即第4榀鋼架），用于提供正洞初支鋼架落腳點(diǎn)，以便在此榀鋼架上固定正洞型鋼鋼架，拱形鋼架上預(yù)留與正洞初支鋼架接頭連接板。鎖口鋼架在拱腳及拱腰位置分別施做2根Φ22鎖腳錨桿，L=3.5m，以保證交叉口圍巖穩(wěn)定及安全。鎖口門(mén)架先落底至底板處，再進(jìn)行正洞挑頂施工。具體施工方案圖如圖2所示：

圖2 橫通道交叉口施工方案圖

（二）鋪墊爬坡道路

按照25%坡度用隧道棄渣填筑爬坡道路，以便機(jī)械及人員進(jìn)入小導(dǎo)洞施工，填筑完成后，開(kāi)始小導(dǎo)洞施作。

（三）小導(dǎo)洞施工

小導(dǎo)洞斷面上寬4m，下寬5m，從橫通道已鋪墊坡頂處開(kāi)始與正洞正交進(jìn)入，沿正洞開(kāi)挖輪廓線爬行開(kāi)挖，采用邊向上挑口邊進(jìn)行錨噴支護(hù)，進(jìn)尺按2m進(jìn)行控制，小導(dǎo)洞采用錨噴支護(hù)。拱部120°范圍設(shè)Φ22砂漿錨桿，間距1.2×1.5(環(huán)×縱），L=2m；拱部 120°φ6鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距25×25cm；噴砼采用C25砼，厚度8cm。

（四）正洞鋼架架設(shè)

鑿除第4榀鋼架背后的部分初支混凝土，露出鋼架上的鋼架連接板，在小導(dǎo)洞內(nèi)架設(shè)正洞型鋼拱架，一端固定在圍巖基面上，另一端固定在第4榀鋼架上，連接牢固，及時(shí)進(jìn)行正洞初期支護(hù)。交叉口段寬度7.53m，對(duì)橫通道口左右兩側(cè)至少5m范圍內(nèi)鋼架進(jìn)行加強(qiáng)，即DK251+709.4～DK251+728.6，即每側(cè)設(shè)置8榀鋼架。初期支護(hù)參數(shù)：拱墻設(shè)I18型鋼鋼架，間距1.2m/榀；拱、墻布設(shè)φ6鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸20×20cm；鋼架間設(shè)Φ22連接筋，環(huán)向間距1.0米；拱部、邊墻噴射C25混凝土，噴砼厚度為25cm；拱部采用Φ22中空組合錨桿長(zhǎng)3m，邊墻采用Φ22砂漿錨桿長(zhǎng)3m，1.2m×1.5m（環(huán)×縱）布設(shè)。具體情況如圖3所示。

圖3 第4榀鋼架與正洞鋼架連接施工示意圖

（五）小導(dǎo)洞擴(kuò)挖及正洞施工

架設(shè)正洞鋼架完畢后，噴射混凝土支護(hù)。待噴射混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度并觀察穩(wěn)定后，按正洞上臺(tái)階斷面尺寸，進(jìn)行昆明方向正洞上臺(tái)階斷面的開(kāi)挖支護(hù)，上臺(tái)階開(kāi)挖8m～10m后進(jìn)行中臺(tái)階開(kāi)挖。在每個(gè)開(kāi)挖、支護(hù)面形成8m～10m長(zhǎng)的工作面后再進(jìn)行下臺(tái)階開(kāi)挖，每循環(huán)開(kāi)挖后按設(shè)計(jì)要求架設(shè)正洞鋼架，將錨桿及鋼筋網(wǎng)施作完成，再?lài)娚浠炷练忾]，形成環(huán)向立拱錨噴支護(hù)。橫通道第4榀鋼架與已落地的正洞鋼架上用I18型鋼進(jìn)行焊接并牢固固定，保證相交地段三維受力狀態(tài)圍巖的穩(wěn)定。挑頂完成正洞施工示意如圖4所示。

圖4 挑頂完成正洞施工示意圖（cm）

反方向進(jìn)行成都方向正洞上臺(tái)階斷面的開(kāi)挖支護(hù)，上臺(tái)階開(kāi)挖8m～10m后進(jìn)行中臺(tái)階開(kāi)挖。在每個(gè)開(kāi)挖、支護(hù)面形成8m～10m長(zhǎng)的工作面后再進(jìn)行下臺(tái)階開(kāi)挖，此時(shí)開(kāi)挖形成標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)階長(zhǎng)度后，進(jìn)入正常工序開(kāi)挖施工。昆明方向開(kāi)挖長(zhǎng)度60m（施工至DK251+783）后，作為成都方向開(kāi)挖爆破時(shí)開(kāi)挖臺(tái)車(chē)避炮的安全地段，待施工一段距離后可在此拼裝液壓棧橋及襯砌臺(tái)車(chē)。

四、橫通道模筑襯砌

若圍巖揭示情況較差，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，必要時(shí)先施作橫通道二次襯砌，再進(jìn)行正洞挑頂施工。橫通道襯砌施工時(shí)，預(yù)留橫通道與正洞開(kāi)挖輪廓線銳角交點(diǎn)0.5m范圍內(nèi)的襯砌，此段襯砌與正洞二次襯砌一起澆筑，采用正洞二次襯砌臺(tái)車(chē)配合小塊鋼模板澆筑。橫通道交叉口處襯砌受挑頂爆破施工影響較大，于襯砌前端端頭掛設(shè)炮被進(jìn)行遮擋，炮被用廢舊橡膠輪胎編織而成。

五、施工過(guò)程中的注意事項(xiàng)

第一，小導(dǎo)洞施工前注意調(diào)整好橫通道鋼架，不侵入正洞襯砌。

第二，交岔口段支護(hù)牢固后方可進(jìn)行爬坡挑頂施工。

第三，小導(dǎo)洞采用挖掘機(jī)扒碴，裝載機(jī)裝碴，自卸汽車(chē)運(yùn)碴，開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺2米。

第四，小導(dǎo)洞開(kāi)挖時(shí)，注意控制拱頂標(biāo)高，頂部初支內(nèi)側(cè)沿正洞開(kāi)挖輪廓線布置，并預(yù)留施工誤差及沉降變形量。

第五，小導(dǎo)洞采用矩形斷面，斷面內(nèi)凈寬不小于4米，高度根據(jù)正洞開(kāi)挖輪廓線標(biāo)高計(jì)算進(jìn)行控制，拱腳嚴(yán)禁懸空，必須落在堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)上。

第六，小導(dǎo)洞頂部采用掛網(wǎng)滿噴砼支護(hù)，兩側(cè)邊墻采用噴8cm厚砼進(jìn)行封閉。

本文結(jié)合工程實(shí)例，分析了鐵路隧道輔助坑道挑頂進(jìn)入正洞施工技術(shù)，輔助坑道挑頂進(jìn)入正洞施工技術(shù)在月直山隧道中的成功應(yīng)用為后續(xù)同類(lèi)工程的施工建設(shè)提供了借鑒和經(jīng)驗(yàn)，輔助坑道挑頂進(jìn)入正洞施工技術(shù)鐵路隧道工程施工中進(jìn)行工序轉(zhuǎn)換的主要方法，其工序比較復(fù)雜，同時(shí)各項(xiàng)結(jié)構(gòu)受力情況也比較復(fù)雜，對(duì)每道工序的銜接質(zhì)量有極高的要求。因此，在具體施工建設(shè)中，為更好地保證施工安全性，為后期隧道開(kāi)挖、支護(hù)、襯砌創(chuàng)造良好的環(huán)境，就必須對(duì)施工組織工序進(jìn)行全面優(yōu)化，在確保施工安全的基礎(chǔ)上，提升施工效率。