高速鐵路隧道斜井挑頂施工技術(shù)

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，山西太原 030024）

1.工程概況

云竹隧道位于新建太焦高鐵山西段，武鄉(xiāng)站和榆社西站之間，隧道全長3850m，最大開挖斷面150多m2，設(shè)置1座施工斜井，位于線路前進方向右側(cè)，斜井與正洞交匯處距離出口端1350m，與正洞平面夾角134°。斜井全長360m，最大坡度9%，綜合坡度7.92%，為雙車道無軌運輸形式，正洞施工完成后作為緊急出口使用。

斜井與正洞交會處地層為Ⅲ級圍巖，巖性為弱風化砂巖夾泥巖，砂巖呈中厚層狀，巖質(zhì)較硬；泥巖與泥質(zhì)砂巖呈薄～中厚層狀，巖質(zhì)較軟。整體上巖體較完整，呈塊石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。該處存在少量基巖裂隙水，正常涌水量428.67m3/d，最大涌水量634.99m3/d，該處埋深70.19m。

2.挑頂施工總體技術(shù)

云竹隧道斜井進正洞挑頂施工，該處圍巖受力情況復雜，存在應力集中現(xiàn)象，極易發(fā)生拱頂?shù)魤K現(xiàn)象。施工中交叉口段采用“橫向棚架法”挑頂進洞，采用型鋼鋼架作為進入正洞的“門架”，按照先加固后開挖的原則組織施工。

施工組織步驟為：斜井開挖接近正洞時，慢慢抬升斜井拱頂標高，加長鋼拱架支護；從交叉口處起，采用棚架進入正洞，進行交叉段正洞開挖；棚架斜向上爬坡開挖至正洞中線處達到正洞拱頂高程，再向前以平坡開挖至正洞外側(cè)上臺階拱腳位置，然后在棚架內(nèi)設(shè)置套拱；在套拱內(nèi)再施作正洞上臺階初期支護后，再向正洞兩側(cè)按標準的正洞斷面進行開挖[1]。

3.挑頂施工技術(shù)參數(shù)

（1）加強環(huán)。I25b工字鋼3榀，間距0.6m。

（2）門架。I25b工字鋼橫梁和立柱，門架底腳設(shè)置I25b橫梁，提高門架整體剛度。

（3）棚洞。I18工字鋼，間距0.6m，φ8 鋼筋，20cm×20cm鋼筋網(wǎng)，φ22系統(tǒng)錨桿，長3.0m，間距1.0m×1.0m梅花型布置，噴射25cm厚混凝土。

4.挑頂施工工序組織

云竹隧道斜井挑頂施工采用橫向棚架法組織施工，其工序組織按照以下6步施工工序執(zhí)行。

（1）斜井施工至與正洞交叉時，慢慢抬升斜井拱頂標高，加長鋼拱架支護。拱頂抬升坡度以27%控制。

（2）斜井施工至正洞邊界后，為確保施工安全，暫停前方開挖，施工加強環(huán)。及時施作施工斜井交匯段襯砌。

（3）加強環(huán)施工完畢后，向前方開挖正洞斷面，優(yōu)先開挖正洞上臺階斷面。開挖后及時全站儀掃斷面，確保正洞上臺階不欠挖。

（4）在棚洞內(nèi)施工套拱，隨后安裝正洞上臺階鋼拱架及后續(xù)鋼筋網(wǎng)、錨桿、噴混施工；正洞前方施工10m后，用噴射混凝土封閉掌子面，停止施工。

（5）正洞調(diào)轉(zhuǎn)方向，施工另一端套拱，隨后安裝正洞上臺階鋼拱架及后續(xù)鋼筋網(wǎng)、錨桿、噴混施工；正洞前方施工10m后，用噴射混凝土封閉掌子面，停止施工[2]。

（6）正洞兩端掌子面距離拉開后，同步開挖正洞洞身中下臺階，及時施作初期支護，條件具備時仰拱及時開挖澆筑，以便初期支護與仰拱盡早成環(huán)，確保施工安全。

5.關(guān)鍵步序施工技術(shù)

5.1 斜井交叉口段

斜井交叉口施工加強環(huán)，加強環(huán)內(nèi)安裝3榀I25b鋼拱架，環(huán)外一榀I25b門型鋼架，斜井鋼拱架與門型鋼拱架焊接在一起；鋼拱架連接筋φ22，間距1m，內(nèi)外雙層布置。門型鋼拱架橫梁和斜井I25b鋼架之間的間隙，從兩側(cè)對稱焊接豎向I25b型鋼立柱短撐，間距50cm，鋼架安裝后，噴射混凝土回填密實。正洞套拱的支撐點采用橫梁上安裝I20a鋼柱頭的方式實現(xiàn)，鋼柱頭間距按照套拱間距設(shè)置。

施工交叉口處斜井仰拱拱架，與斜井初支閉合成環(huán)，斜井加強環(huán)最外側(cè)的仰拱拱架與正洞仰拱拱架焊接一起；斜井仰拱預埋鋼筋與正洞仰拱鋼筋連接，保證正洞與斜井交叉口處的支護體系連為一體，共同受力。

5.2 棚洞施工

交叉口處門架施作完成后，向前方開挖正洞斷面，優(yōu)先開挖正洞上臺階斷面。開挖后及時全站儀掃斷面，確保正洞上臺階不欠挖，并及時施工棚洞臨時支護。

棚洞臨時支護采用I18鋼拱架，間距60cm，拱腳增設(shè)橫向連接件，使棚洞鋼架及早閉合成環(huán)，并設(shè)置8根φ42鎖腳錨管。其他參數(shù)為：φ8鋼筋網(wǎng)@20m×20cm，φ22系統(tǒng)錨桿，長3.0m，間距1.0m×1.0m梅花型布置，25cm厚噴射混凝土。

施工中，棚洞拱頂標高的控制要充分考慮自身臨時支護的厚度、正洞套拱支護厚度、正洞初期支護厚度及正洞預留沉降量。每一步序施工時，精確控制標高，事后及時全站儀掃斷面，做到本步序不欠挖，為后續(xù)步序施工尤其是正洞初支施工提供充足的空間，確保正洞初支及二襯砼厚度滿足設(shè)計要求[3]。

5.3 套拱及正洞施工

（1）棚洞臨時支護施工完成后，在不欠挖的前提下，及時施工正洞套拱。

（2）套拱支護參數(shù)為：I20a型鋼鋼架，間距60cm，φ22縱向連接筋，間距100cm，內(nèi)外雙層布置，噴射混凝土厚25cm。

（3）套拱鋼架一端與交叉口加強環(huán)鋼柱頭連接，另一端與正洞拱腰處縱向槽鋼連接，拱腳打設(shè)φ42鎖腳錨管，并對拱腳擴大處理，噴射混凝土回填拱腳，增強基底承載力。

（4）正洞套拱施工完成后，在不欠挖的前提下，及時施工正洞初支，拱架間距、錨桿數(shù)量及長度、鋼筋網(wǎng)縱橫向搭接長度、鎖腳錨管數(shù)量長度及角度、噴射混凝土厚度等參數(shù)滿足設(shè)計要求。

（5）先期施工的一段套拱內(nèi)的正洞初支施工完畢后，拆除棚洞一端臨時支護，在棚洞內(nèi)施工套拱，隨后安裝正洞上臺階鋼拱架及后續(xù)鋼筋網(wǎng)、錨桿、噴混施工；正洞前方施工10m后，用噴射混凝土封閉掌子面，停止這端施工。正洞調(diào)轉(zhuǎn)方向，再拆除棚洞另一端臨時支護，施工套拱，隨后施工正洞初期支護；正洞前方施工10m后，用噴射混凝土封閉掌子面，暫停施工。待正洞兩個掌子面距離拉開后，同步開挖兩端正洞洞身中下臺階，及時施作初期支護，條件具備時仰拱及時開挖澆筑，以便初期支護與仰拱盡早成環(huán)，確保施工安全。

6.挑頂施工注意事項

（1）挑頂施工中，加強拱頂排險找頂工作，防止拱頂?shù)魤K。

（2）成立沉降觀測小組，及時掌握沉降及收斂信息，并及時采取應對處理措施，確保施工安全可控。

（3）正洞交叉口段初期支護施工完成后，兩端掌子面距離滿足施工需求時，及時開挖仰拱，控制步距不超標，及早使拱墻初期支護與仰拱初期支護閉合成環(huán)。

（4）加強交叉口段內(nèi)通風，在抬高進入正洞的棚洞內(nèi)設(shè)置降溫設(shè)備。

（5）正洞初支與套拱及棚洞間的間隙以C25噴射混凝土填充密實，斜井襯砌要與正洞二次襯砌順接。

7.結(jié)語

太焦高鐵云竹隧道斜井挑頂施工從開始至結(jié)束為期一個月，整體進展較為順利；為整個隧道施工及時增加兩個工作面，既保證了隧道整體工期可控，亦取得了良好的社會評價，為后續(xù)高速鐵路隧道建設(shè)提供可供參考的借鑒意義。