黃土隧道斜井進(jìn)主洞快速施工安全技術(shù)控制

位華強(qiáng) 楊偉

摘?要：結(jié)合在三門峽市國道310洛三界至三門峽西段南移新建工程地坑院黃土隧道斜井挑梁施工實(shí)踐，從工程概況、工藝流程及方法等方面進(jìn)行快速施工安全技術(shù)控制，以供類似工程參考借鑒。

關(guān)鍵詞：黃土隧道斜井;挑梁;快速安全;技術(shù)控制

目前，國內(nèi)黃土隧道斜井進(jìn)正洞挑梁施工傳統(tǒng)多采用過渡小導(dǎo)洞法，斜井施工至與正洞隧道邊墻交界后，先對交叉口處斜井洞身進(jìn)行加固，加固完后，再進(jìn)行挑梁施工。從斜井與正洞邊墻相交里程起，采用過渡小導(dǎo)洞進(jìn)入正洞洞身開挖，于隧道正洞中線處達(dá)到正洞拱頂高程。但采用傳統(tǒng)過渡小導(dǎo)洞法施工，不僅施工作業(yè)面狹小，人員、機(jī)械設(shè)備操作空間受到限制，容易產(chǎn)生機(jī)械傷害、物體打擊等事故，同時(shí)斜井與正洞交叉口段連接整體性較差，小導(dǎo)洞門架破除時(shí)，工字鋼往往變形、扭曲而不能再次周轉(zhuǎn)使用;工期長，易造成圍巖暴露時(shí)間長，拱頂下沉和圍巖收斂變形控制難度大，施工風(fēng)險(xiǎn)高。

1 工程概況

國道310洛三界至三門峽西段南移新建工程地坑院隧道位于河南省三門峽市陜州區(qū)境內(nèi)，采用雙線分離式隧道，左線長3456m，右線長3440m，該隧道下穿5A級文物保護(hù)區(qū)陜州地坑院。斜井長452m，與地坑院隧道右洞交叉口樁號YK91+350，距右線大里程端1771m，距右線小里程端1689m，標(biāo)準(zhǔn)斷面38.5m2，輔助地坑院隧道主洞施工。由于地坑院隧道斜井處粉質(zhì)黏土具有弱膨脹性，其自由膨脹率在13%～45%。該層土層具有裂隙性和膨脹性，富含親水礦物（高嶺土等），隨水分變化產(chǎn)生顯著的干濕縮脹變形。遇水后易發(fā)生膨脹，膨脹力較大，易引起洞體膨脹變形，并且斜井與正洞交叉段受力復(fù)雜，施工技術(shù)難度大。

2 主要施工方案

采用PC220型挖掘機(jī)直接挑頂開挖，加快了開挖速度，減少了圍巖暴露的時(shí)間，使得初支快速封閉，有效控制了隧道挑頂斷面的沉降變形。通過在導(dǎo)洞門架橫梁與豎向支撐間采用螺栓連接，使得導(dǎo)洞豎向門架拆卸便捷高效，同時(shí)避免了門架拆除時(shí)扭曲變形，門架工字鋼可循環(huán)利用。不僅減少了材料的浪費(fèi)，同時(shí)也降低了工人操作難度。

3 主要施工技術(shù)

3.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

首先采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行探測，然后進(jìn)行分析判斷，根據(jù)不良地質(zhì)的空間位置，確定鉆孔的方位、孔數(shù)，一般同一斷面鉆孔數(shù)量為3個(gè)，采用直徑110mm取芯鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔取芯，并做好詳細(xì)記錄，鉆孔長度控制在12m之間，保護(hù)段長度不小于3m。

3.2 大型設(shè)備挑梁施工準(zhǔn)備

（1）斜井采用三臺階法施工至與正洞隧道邊墻交界XJK0+011后，斜井洞身仰拱回填澆筑完成，預(yù)留拱墻鋼筋，完成工法轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行挑頂施工。由于斜井寬9.44m，主洞寬12.82m，從斜井與正洞邊墻相交里程起，采用過渡小導(dǎo)洞進(jìn)入正洞洞身開挖至主洞外邊線共15.5m長，然后安裝導(dǎo)洞上部主洞的2號20a鋼架@50cm。沿主洞東西兩側(cè)三臺階法開挖，開挖過程中采用切割機(jī)和局部破碎錘破除導(dǎo)洞側(cè)壁拱架，導(dǎo)洞加強(qiáng)段4.25m與主洞2號鋼架連接處，斜線破除保證與斜井拱架連接牢固。

（2）導(dǎo)洞寬5.5m，最高8.94m，采用25a工字鋼@50cm，Φ6.5鋼筋網(wǎng)片@20×20cm，C25噴射砼30cm，鋼架間用環(huán)向間距1.0m的Φ22縱向連接筋固定為一個(gè)整體。考慮后續(xù)拆除方便，導(dǎo)洞上橫梁由于需要預(yù)留主洞2號鋼架空間，采取上橫梁與豎撐轉(zhuǎn)角處焊接，豎撐與豎撐65cm處和豎撐與下橫梁采用鋼板連接（噴射砼時(shí)，對連接鋼板塑料薄膜保護(hù)），其中導(dǎo)洞加強(qiáng)段處分兩次開挖，拱架間鋼板連接，Φ42×4縮腳錨管2根3m間距同拱架間距。

3.3 大型設(shè)備挑梁施工步驟

（1）導(dǎo)洞開挖過程中，根據(jù)現(xiàn)場挖掘機(jī)長度，從XJK0+011變形縫加強(qiáng)段處長4.25m，施作導(dǎo)洞寬5.5m，高8.94m，25a工字鋼共9榀，封閉成環(huán)，拱頂預(yù)留沉降量10cm。完成后從第三榀鋼架位置回填土高1.72m，長3.25m，使導(dǎo)洞形成24°，長138m的坡道，坡道頂端為主洞上臺階拱架連接處，開始主洞導(dǎo)洞施工，主洞導(dǎo)洞拱頂預(yù)留沉降量40cm，弧長11.04m，25a工字鋼共18榀。

（2）導(dǎo)洞全部封閉成環(huán)后，在導(dǎo)洞內(nèi)開始主洞2號鋼架支立（主洞2號鋼架分兩部分加工，前半部分先加工弧長1104m，后半部分根據(jù)與斜井導(dǎo)洞拱架連接長度，提前在廠區(qū)加工成型）2號鋼架與斜井連接處采用等離子切割焊接連接，施做Φ42x4縮腳錨管L=4m，2根間距同主洞拱架，綁扎Φ6.5鋼筋網(wǎng)@15x15cm，噴射C25砼24cm。

（3）采用破碎錘破除導(dǎo)洞豎撐噴射砼，支立2號鋼架，其中與斜井導(dǎo)洞加強(qiáng)段處斜向長7.02m拱架焊接牢固。

（4）主洞導(dǎo)洞內(nèi)拱架支立完成后，開始三臺階臨時(shí)仰拱施工工法分別向進(jìn)口、出口方向間隔循環(huán)掘進(jìn)，跨過斜井?dāng)嗝?m后，施工正洞中臺階，中臺階達(dá)到8m后，施工正洞下臺階，最后開始正洞施工，完成工序轉(zhuǎn)換。

3.4 初支拱架保證措施

（1）斜井挑梁門架采取I25a工字鋼按50cm間距進(jìn)行支撐，主洞拱架I20a工字鋼按50cm間距進(jìn)行支撐。提前在鋼筋加工廠采用自動(dòng)離子切割機(jī)設(shè)備切割成弧、自動(dòng)式?jīng)_孔臺鉆等工藝，確保現(xiàn)場主洞拱架與斜井斜向安裝精度。

（2）門架豎撐第一次施工完成后、主洞2號鋼架與斜井連接處螺栓連接和臺階法臺階分界處的拱腳部位，每邊各打設(shè)2根4m長Φ42x4縮腳錨管。鎖腳錨管采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)進(jìn)行小孔徑鉆孔，鉆孔成型后，打入導(dǎo)管。導(dǎo)管末端與鋼架用A3鋼板滿焊連接。

4 結(jié)語

國道310洛三界至三門峽西段南移新建工程地坑院隧道斜井挑頂，采用大型設(shè)備施工使得圍巖快速封閉，有效降低了安全風(fēng)險(xiǎn);并且有效縮短了各工序施工時(shí)間，提前了15天工期，為地坑院隧道按期貫通爭取了時(shí)間，促進(jìn)了公路橋梁工程發(fā)展，推動(dòng)新技術(shù)應(yīng)用具有重大意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]常巖.軟塑性黃土隧道斜井挑頂施工技術(shù)研究[J].鐵道建筑技術(shù)，2018，（z2）：2226，56.

[2]張磊.淺談黃土隧道斜井挑頂施工技術(shù)[J].建材發(fā)展導(dǎo)向（上），2018，16（6）：164165.

[3]劉恒濤.滲水黃土隧道斜井與正洞交叉口挑頂施工技術(shù)[J].中國水運(yùn)（下半月），2018，18（4）：214215.

[4]郭新兵.黃土隧道斜井交叉口挑頂施工方法[J].山西建筑，2010，36（33）：322324.

作者簡介：楊偉，工程師。