辅助坑道与正洞交接处施工

辅助坑道与正洞交接处施工
【摘要】通过介绍格冲隧道斜井进入正洞喇叭口的施工方法，总结出在围岩较好时斜井转入正洞的快速施工经验。

【关键词】格冲隧道斜井正洞挑洞施工
中图分类号： p631.8+2文献标识码：a文章编号：
1.工程概况
格冲隧道位于贵州省凯里市东北部，为单洞双线隧道。

隧道起讫里程为dk552+063至dk558+332，全长6269m，隧道洞身沟谷发育，切割较深。

结合隧道所处地形、地质条件，考虑施工工期、洞口施工条件及运营期间救援疏散要求，隧道设一座辅助坑道：格冲斜井。

格冲斜井地表为残坡粉质粘土，下伏地层为泥盆系中统粉砂岩夹砂质页岩、寒武系中统高台组白云岩，地下水较为丰富，设计为iv、v级围岩。

斜井全长为225m，断面尺寸为7.5*6.2的双车道，进入正洞里程dk553+500，斜井中线与正洞左中线平面夹角为75°，斜井以坡度10％向下开挖，交接处底板高程与正洞填充高程相同。

2.施工方案
斜井与正洞交接过渡段结构的净空、斜井与正洞的交角等是制约挑洞施工安全和进度的先决条件，也是施工组织和运输的一个瓶颈。

因此主要根据这些因素进行施工方案的确定。

2.1 斜井与正洞的相交角度
斜井的角度与主洞相交越大越有利于洞室结构的稳定，施工难
度相应减少，但会使大型运输车辆的转弯半径变小，不利于行车。

根据施工特点按设计75°相交，在斜井中心里程距离正洞左中线7.41m时，斜井最长边左边线以1.0m间距安装i18钢架完成由垂直于斜井中线到平行于正洞中线的过渡。

其优点于不影响行车的条件下，斜井进入正洞采用正交方式有利于洞室结构安全，减小了施工难度，同时能够保证正洞与斜井相交处两端点结构不被破坏。

2.2 斜井断面扩大
1、由于设计斜井开挖高度一般比正洞开挖高度低 4-5m，为使扩洞缓和渐变，方便爬坡减小挑顶施工高度，增大作业空间（一方面保障挑顶阶段大型设备的使用，另一方面为下步正洞施工车辆运输设井底调车场）。

斜井至正洞左中线15m设为过渡段，该段开挖断面抬高、加大。

将原设计的iv级锚喷开挖断面宽*高=8.16*6.2m 变为开挖断面宽*高=9*7.22m v级模筑断面，由8榀工字钢按1m的间距完成此段过渡。

与一般的挑顶方法相比，挑顶阶段施工难度降低，能够保证大型设备的使用，加快了挑顶施工速度。

2、斜井距正洞左中线交点7.41m时，由3榀工字钢完成斜井与主洞夹角的余角15°的过渡，左边墙按每榀间距35cm，右边墙按每榀间距100cm架立，直至最后一榀钢架平行于正洞中线。

斜井断面尺寸在最后三榀钢架的长度范围内开挖轮廓宽度由左边每榀扩大10cm，右边每榀扩大35cm，高度每榀扩大30cm,最后扩大为10.71*8.22m.
具体如图示：
2.3 支护结构
根据过渡段的结构净空尺寸，以及其对整个隧道结构影响作用之重，将原设计过渡段的i16工字钢换成i18。

斜井与正洞交接处锚喷支护加强，双片i18工字钢并排满焊成门框与最后一榀双片满焊的i18钢架形成套拱，喷射混凝土厚度不小于25cm。

对斜井与正洞相交处10.58m段施做模筑混凝土衬砌，铺底封闭成环，必要时在该段衬砌施做完毕后再进入挑顶施工。

2.4 挑顶施工
原设计正洞全断面为曲墙断面，在挑顶喇叭口段分部施工时，由于挑顶分部工序多，施工难度大，作业时间长，开挖后正洞结构自身收敛变形大，且支护闭合时间长，造成喇叭口段正洞结构收敛变形、开裂破坏严重，安全隐患多。

为保证施工安全，挑顶喇叭口段正洞开挖支护断面由原设计的下半断面曲墙改为直墙断面。

其优点在于结构自身收敛变形易于控制，降低了施工控制难度，同时断面净空相比原设计断面加大，有利于喇叭口段的车辆行驶。

3.施工方法
斜井进入正洞挑顶以新奥法的基本原理为依据，“短开挖，快封闭，强支护，勤测量”为指导，分步开挖及时支护。

实施信息化管理，根据测量信息反馈指导施工，保证安全稳定。

3.1 斜井至正洞过渡段抬高、加大开挖及支护
斜井全断面法进入过渡段后，拱部斜向上按10%-20%的坡度进行斜井拱部上抬，抬高2.0m到达与正洞相切位置，轮廓宽度扩大采
用风枪外插角控制。

下半断面高程按正洞填充高程平坡控制，施工中遵循“弱爆破、短进尺”的原则采用光面爆破。

支护全断面采用i18工字钢，开挖循环进尺2-3m,拱架间距1.0m，设3.5m砂浆锚杆，1.2*1.0m梅花形布置，纵向采用φ22螺纹钢连接，中间满布25*25cm 的ф6.5钢筋网片，采用湿喷工艺，喷射c20混凝土厚度不小于
25cm。

3.2 正洞相交段上导挑顶开挖、支护
斜井施工至与正洞边墙相交断面后，开始正洞上弧导挑顶，此时施工方法由全断面变为上下台阶法，台阶高度为正洞上半断面圆心以上7.45m。

爬坡按21°角往上开挖，轮廓按每米扩大0.36m扩出正洞隧道中线以左轮廓线。

施工时由测量人员放样出炮眼和气腿位置以控制角度，减少超欠挖。

开挖完后，立即进行围岩挂网混凝土喷射防止此段薄弱围岩坍塌。

具体如图示：
3.3 正洞右轮廓开挖
正洞右半幅轮廓开挖分三部分，自上而下根据弧形轮廓控制钻眼深浅，形成台阶，控制开挖轮廓线，为了保证安全开挖完后立即进行围岩挂网混凝土喷射。

具体如图示：
3.4 斜井施工至与正洞边墙相交处的加强支护
在交接处开挖出正洞下台阶钢架与仰拱拱架连接位置，供门框底梁放置。

门框共由四节双排工字钢组成，2片支柱，1片顶梁，1
片底梁。

顶梁、底梁按主洞拱架间距预埋钢板为拱部拱架提供落脚点和仰拱拱架提供支撑点。

门框与双片i18钢架利用短钢架及斜撑焊在一起，利用ф42小导管长3.5m按1.2m的间距锁住门框支撑。

具体如图示
3.5 正洞钢架架立及初期支护
正洞上半断面开挖完毕后根据设计半径进行钢架架立，右边钢架支撑在围岩上，左边钢架支撑在门框上的预留钢板上并满焊，此段钢架均采用ф42小导管并注浆代替锚杆以加强支护，喷射c30混凝土。

3.6 正洞在斜井处的施工
正洞采用上下台阶开挖，上台阶先往小里程开挖20m提供拼装大开挖台车的空间，再往大里程开挖，待开挖台车拼装好后继续往小里程开挖20米作为二衬台车和防水板台车拼装空间。

根据我部施工任务，主要向大里程施工，待大里程上台阶长度为30米时，开挖下台阶。

期间喇叭口处下导施工尤为重要，一定遵守“短进尺，弱爆破”原则，并且左右边墙错开进行，与斜井交接处右边墙拱架接腿进尺控制在2m以内，测量进行布点监控，以保证安全。

斜井的模筑二衬及交接处的仰拱二衬及时施作，以保证三维受力状态下围岩的稳定。

4.安全保障
4.1监控测量
斜井与正洞形成的喇叭口，开挖断面较大，放置时间较长；围岩在应力重分布和重释放过程中，会引起支护结构产生位移、变形，直至支护结构破坏，危及隧道安全。

因此在施工中建立严密的监控量测是保证安全的主要手段，同事也是调整支护参数的重要信息来源。

4.2 tsp地质预报
在斜井施工至正洞交点50-100m处，采用tsp超前地质预报技术，对前方开挖地层的特性进行探测预报，以供研究拟采用施工方案和支护类型，做好施工应急措施，保证施工顺利进行。

5. 施工效果
格冲斜井于2011.4.12进入与正洞过渡段，4.24号完成正洞挑洞及支护，5.3号形成正洞两侧拉开上下台阶.从监控量测结果看，支护变形以收敛为主，最大变形日收敛值“28mm”，累计最大收敛值“100mm”，由此可见喇叭口支护结构安全可靠，为下部施工创造好的条件。

6. 结束语
工程实践证明，采用该方法挑顶施工优点在于挑顶高度减小，施工难度降低，能够充分利用各种大型设备，加快了挑顶施工速度。

同时，利用门框支护改变主洞曲墙形式，既保证施工过程的安全，又可作为永久支护与正洞初期支护共同受力，确保隧道结构安全。

【参考文献】：
[1] 铁道第二勘察设计院编制的《格冲隧道设计图》、《格冲隧道辅助坑道设计图》，2010.12
[2] 格冲斜井进入正洞施工方案》2011.3
[3] 付国宏《乌鞘岭7号斜井扩洞施工技术》 2004.11
作者简介：
1、董云，男，1986年8月出生，长沙理工，助理工程师
2、杨天羽，男，1983年5月出生，，沈阳建筑大学，大学本科，助理工程师
注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。