公路隧道橫洞進(jìn)主洞挑頂施工技術(shù)應(yīng)用

耿大帥

摘? ? 要：長(zhǎng)大隧道工程普遍存在于山區(qū)高速公路中，橫洞進(jìn)主洞挑頂施工越來(lái)越普遍，如何安全、快速的完成挑頂施工是公路隧道工程技術(shù)的一個(gè)研究方向。本文結(jié)合湖北省?？抵辽褶r(nóng)架高速公路分水嶺隧道施工實(shí)例，對(duì)隧道橫洞進(jìn)主洞挑頂施工的方法及要點(diǎn)進(jìn)行了技術(shù)總結(jié)，為頁(yè)巖地質(zhì)隧道橫洞進(jìn)主洞挑頂施工提供相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：隧道;頁(yè)巖;橫洞;挑頂

1? 引言

隨著我國(guó)高速公路的飛速發(fā)展，高速公路的建設(shè)逐步由平原區(qū)域轉(zhuǎn)至山區(qū)，由于復(fù)雜環(huán)境和山區(qū)地形限制，長(zhǎng)大隧道工程普遍存在于山區(qū)高速公路中。為了滿足長(zhǎng)大隧道施工過(guò)程中的施工工期要求和運(yùn)營(yíng)期的通風(fēng)要求，長(zhǎng)大隧道往往設(shè)置斜井或平導(dǎo)橫洞在施工期用作輔助隧道主洞施工以及公路運(yùn)營(yíng)期的通風(fēng)。在長(zhǎng)大隧道斜井或橫洞進(jìn)主洞施工一般采用小導(dǎo)洞爬坡法，鮮有針對(duì)圍巖為破碎V級(jí)圍巖的頁(yè)巖地質(zhì)隧道橫洞進(jìn)主洞挑頂施工技術(shù)案例總結(jié)。

2? 工程概況

新建保康至神農(nóng)架高速公路分水嶺隧道位于湖北省襄陽(yáng)市?？悼h后坪鎮(zhèn)分水嶺村，是該項(xiàng)目的控制性工程，隧道右線起訖里程為YK12+082～YK18+336（6254m），左線起訖里程為ZK12+092～ZK18+293（6201m），隧道左、右洞凈距30m。分水嶺隧道設(shè)1處斜井長(zhǎng)980m，與左線主洞相交于樁號(hào)ZK14+720，與右線主洞相交于YK14+690，該斜井為運(yùn)營(yíng)通風(fēng)排煙，施工期兼顧輔助主洞施工需要，由于斜井通過(guò)左線主洞洞頂與右線主洞洞頂相交并且斷面狹小，因此無(wú)法利用斜井輔助施工主線右洞，分水嶺隧道斜井端的右線主洞施工將從靠近斜井與左線主洞交叉口處第一個(gè)車行橫洞進(jìn)入輔助施工，里程樁號(hào)為ZK14+795，距離斜井與左線主洞交叉口位置75m（平面布置如圖1）。分水嶺隧道斜井端的車行橫洞與主洞圍巖結(jié)構(gòu)為中風(fēng)化頁(yè)巖，薄層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，點(diǎn)滴狀出水，圍巖判定為V級(jí)圍巖。

3? 挑頂施工技術(shù)

3.1? 車行橫洞施工

（1）洞身加強(qiáng)段施工。車行橫洞長(zhǎng)30m，前15m按原設(shè)計(jì)支護(hù)類型正常施工，在車行橫洞施工至距離右線主洞15m時(shí)，采用上下臺(tái)階法施工，上臺(tái)階高度4m。初期支護(hù)類型由原設(shè)計(jì)I14工字鋼鋼拱架（間距1m）調(diào)整為I18工字鋼鋼拱架（間距0.8m）;鎖腳錨桿采用3.5m長(zhǎng)Ф42×3.5mm注漿小導(dǎo)管，錨桿采用3.5m長(zhǎng)的D25中空注漿錨桿加固，間距1.2m梅花形布置;采用網(wǎng)孔間距25×25cm的Ф8鋼筋網(wǎng)片;22cm厚C20噴射砼進(jìn)行噴錨固結(jié);超前支護(hù)采用3.5m長(zhǎng)Ф42×3.5mm注漿小導(dǎo)管14根，環(huán)向間距40cm，縱向間距2.4m，外插角15°。

（2）交叉口處加強(qiáng)環(huán)施工。為保證橫洞與主洞交叉口處車行橫洞施工期的安全，施工至距離主洞交叉口1m位置時(shí)需加強(qiáng)初期支護(hù)，開(kāi)始交叉口加強(qiáng)環(huán)施工，加強(qiáng)處設(shè)置4榀I20工字鋼鋼拱架，前2榀跟隨輔助坑道初期支護(hù)，后2榀密排布置形成加強(qiáng)環(huán)，靠近主洞的2榀加強(qiáng)環(huán)上方搭設(shè)主洞異型拱架拱腳，異型拱架拱腳與鎖扣拱架間采用連接板連接，連接板焊接牢固，滿足強(qiáng)度與穩(wěn)定性要求。

3.2? 主洞挑頂施工

車行橫洞加強(qiáng)環(huán)上臺(tái)階施工完成后繼續(xù)向前開(kāi)挖導(dǎo)洞，開(kāi)始抬高導(dǎo)洞拱頂高程，同時(shí)保留交叉口段車行橫洞下臺(tái)階，測(cè)量放樣控制開(kāi)挖輪廓，人工鉆爆法斜向上開(kāi)挖，高度根據(jù)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械作業(yè)空間的情況進(jìn)行調(diào)整。導(dǎo)洞初期支護(hù)采用矩形I20工字鋼鋼拱架，間距0.8m，上口寬4.8m，矩形I20工字鋼鋼拱架連接采用I14工字鋼;鎖腳錨桿采用4m長(zhǎng)[Φ]42×3.5mm注漿小導(dǎo)管;系統(tǒng)錨桿采用3.5m長(zhǎng)D25中空注漿錨桿;鋼筋網(wǎng)采用[Φ]8圓鋼，網(wǎng)格間距20cm×20cm，噴射C20混凝土厚24cm;導(dǎo)洞內(nèi)超前支護(hù)采用4m長(zhǎng)[Φ]42超前小導(dǎo)管，間距0.4m，外插角由靠近車行橫洞35°漸變到15°（施工方法如圖2）。

3.3? 導(dǎo)洞內(nèi)主洞施工

（1）主洞上臺(tái)階施工。主洞支護(hù)類型SJ-Va，車行橫洞交叉口加強(qiáng)段，初期支護(hù)鋼拱架采用I20工字鋼，間距0.6m，矩形導(dǎo)洞初期支護(hù)施工完成后再矩形拱架頂邊下方安裝主洞I20工字鋼，鋼拱架加工考慮與車行橫洞鎖扣拱架異型搭接，施工主洞上臺(tái)階拱架雙排鎖腳錨桿，鎖腳錨桿采用3.5m長(zhǎng)Ф42×3.5mm鋼花管，Φ8鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距20×20cm，外側(cè)鋼拱架落底在基巖上，靠近車行橫洞側(cè)鋼拱架落底在橫洞交叉口處的加強(qiáng)環(huán)拱架上，與交叉口鎖扣拱架梁焊接牢固，噴射C20混凝土厚24cm。導(dǎo)洞區(qū)域內(nèi)的4.8m主洞初期支護(hù)施工完成后，割除主洞一側(cè)矩形鋼拱架支腿（小里程方向），施工主洞小里程初期支護(hù)，施工5m后掌子面噴射10cm厚C20混凝土封閉，然后割除主洞另一側(cè)矩形鋼拱架支腿（大里程方向），施工主洞大里程初期支護(hù)，施工5m后掌子面噴射10cm厚C20混凝土封閉，然后進(jìn)行橫洞和主洞下臺(tái)階施工。

（2）橫洞和主洞下臺(tái)階施工。首先進(jìn)行交叉口段車行橫洞下臺(tái)階開(kāi)挖，嚴(yán)格控制開(kāi)挖進(jìn)尺（每次開(kāi)挖不超過(guò)3榀拱架），采取與上臺(tái)階相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)將鋼拱架落底，及時(shí)進(jìn)行封閉，落底完成后清除交叉口段多余洞碴，停止開(kāi)挖，噴錨封閉開(kāi)挖面，準(zhǔn)備車行橫洞仰拱施工，車行橫洞仰拱施工完成后再進(jìn)行主洞下臺(tái)階施工，主洞下臺(tái)階嚴(yán)格控制開(kāi)挖進(jìn)尺（每次開(kāi)挖不超過(guò)3榀拱架），采取與上臺(tái)階相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)將鋼拱架落底。

（3）主洞仰拱、二襯施工。主洞開(kāi)挖、初期支護(hù)施工到一定距離后，應(yīng)盡快施工交叉口段二襯。交叉口段仰拱初期支護(hù)施工一次開(kāi)挖長(zhǎng)度不能大于3榀拱架，一次混凝土澆筑長(zhǎng)度不應(yīng)大于8m，仰拱采用C30鋼筋混凝土，仰拱回填采用C15混凝土，混凝土澆筑應(yīng)振搗密實(shí)。交叉口處仰拱施工應(yīng)先進(jìn)行一側(cè)主洞仰拱的開(kāi)挖和澆筑，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后再進(jìn)行另外一側(cè)的主洞仰拱施工，兩側(cè)仰拱施工完畢混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后進(jìn)行正交叉口處仰拱施工。仰拱開(kāi)挖后若保證車輛通行條件，不影響掌子面施工，可采用簡(jiǎn)易式棧橋通過(guò)。仰拱施工一定距離后在交叉口處一側(cè)已經(jīng)施工仰拱的主洞空間內(nèi)進(jìn)行襯砌臺(tái)車拼裝作業(yè)，開(kāi)展二次襯砌施工。

4? 施工注意事項(xiàng)

（1）在施工期間，應(yīng)對(duì)支護(hù)的工作狀態(tài)進(jìn)行定期和不定期的檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)支護(hù)變形或損壞時(shí)，應(yīng)立即修整加固。

（2）開(kāi)挖進(jìn)尺每循環(huán)不得大于2榀拱架，正交叉口處開(kāi)挖進(jìn)尺每循環(huán)1榀拱架，鋼拱架支撐不得置于虛碴上。

（3）超前注漿小導(dǎo)管，鎖腳小導(dǎo)管的水泥漿液水灰比為1：1，若圍巖遇淋雨?duì)畹嗡蛇m當(dāng)加入3%～5%水玻璃（具體比例現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試），注漿壓力為0.5MPa～1.0MPa。

（4）在施工過(guò)程中要加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)工作，在洞內(nèi)初期支護(hù)表面布設(shè)好監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)并做好保護(hù)工作，按規(guī)定進(jìn)行量測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)反饋。

（5）主洞仰拱施工切勿交叉口兩側(cè)同時(shí)開(kāi)挖施工，一側(cè)施工完畢并且混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后方可進(jìn)行另外一側(cè)的施工。

5 結(jié)語(yǔ)

隧道橫洞進(jìn)主洞挑頂施工的關(guān)鍵是在安全和保證質(zhì)量的前提下，加快隧道的施工進(jìn)度。橫洞進(jìn)入主洞的交叉口處受力復(fù)雜，如何保證主體結(jié)構(gòu)安全需要重點(diǎn)關(guān)注，交叉口處的主體結(jié)構(gòu)須采取加強(qiáng)措施。本工程采取了橫洞進(jìn)入主洞的交叉口區(qū)域范圍內(nèi)初期支護(hù)加密、加強(qiáng)鋼拱架，增設(shè)門(mén)式鋼架等措施保證了工程的施工安全。該隧道的橫洞進(jìn)主洞挑頂施工已施工完畢，可為類似工程提供施工經(jīng)驗(yàn)借鑒。

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