六沾复线乌蒙山2号四线大跨铁路隧道施工技术

特长隧道现场观摩与施工技术交流会汇报材料六沾复线乌蒙山2号四线大跨铁路隧道施工技术

六沾复线乌蒙山2号

四线大跨铁路隧道施工技术

【内容提要】：贵昆铁路六盘水至沾益段乌蒙山二号特长隧道位于云贵山区，岩溶发育。本隧道出口段位于车站内，为四线隧道，此处围岩破碎，开挖断面超大，达354 m2，开挖跨度达28.42m，为目前在建铁路隧道之最。本工区按科研项目设计，开挖工法多变，工艺复杂，施工难度大，需攻克的关键技术较多。本文就该工区采用的施工工法、体系转换、变形控制等关键技术进行了研究分析，旨在对以后同类型工程的设计、施工提供参考。

【关键词】：超大断面铁路隧道双侧壁导坑法井字型工法交叉中隔壁法体系转换变形控制

1.工程概况

1.1全隧概况

乌蒙山二号隧道中心里程为DK282+219，全长12258m，为六沾全线最长的隧道，是全线的控制性工程和高风险隧道之一。

本隧道自DK278+224.06至隧道出口DK288+350段10126m为我标段施工任务。按四个工区展开施工，分别为中部平导工区、通风道工区、出口平导工区、出口大跨工区。乌蒙山二号隧道施工组织示意图见图1-1

图1-1 乌蒙山二号隧道施工组织示意图

1.2大跨工区概况

本隧道出口DK287+740～DK288+350段610m位于扒挪块车站内，为四线大跨隧道。施工采用三种工法，分别为：

（1）双侧壁导坑分部开挖法（见图1-2）；

（2）井字型支撑双侧壁导坑法（见图1-3）；

（3）交叉中隔壁法（见图1-4）。

图1-2双侧壁导坑分部开挖法图1-3井字型支撑双侧壁导坑法图 1-4交叉中隔壁法

1.3大跨工区工程地质

1.3.1地质分析

（1）本工区设计地质情况

三叠系下统飞仙关组T1f泥岩、页岩夹砂岩，地表风化带较厚、岩质软。弱含水层，地下水主要为基岩裂隙水。隧道出口开挖可能有T1f地层顶部薄层灰白色缅状或细晶灰岩，可能遇溶洞、暗河、突水、突泥等灾害。

隧道围岩级别为Ⅴ级浅埋、Ⅴ级和Ⅳ级。

（2）出口平导施工揭示本段地层情况

本段围岩均为泥岩、砂岩、页岩、页岩夹砂岩，泥质灰岩，岩质软，节理裂隙极发育，表层为全风化、强风化层，厚15～25m，洞口端因地层风化，土体松散，有流塌现象。通过对出口平导的施工，可知大跨段洞身岩体极破碎，基岩裂隙水丰富。

1.3.2水文地质特征

本段地表水为季节性水流，水量受季节影响较大，地表水不发育。地下水类型有岩溶裂隙水、构造裂隙水和基岩裂隙水。主要为基岩裂隙水，设计正常涌水量Q=7900m3/d。

2.总体施工组织

为满足工期要求，乌蒙山二号隧道出口四线大跨工区自两个方向展开施工，如图2-1所示。

图2-1 出口四线大跨工区施工组织示意图

2.1 洞口方向

此段主要是从出口四线大跨洞口开始向小里程方向施工，施工长度初步拟定为438m（具体施工

长度视施工进展调整），主要工法为：110mⅤ级大拱座曲墙段的双侧壁导坑分部开挖法，128mⅤ级复合段的井字型支撑双侧导坑法，200mⅣ级复合段的井字型支撑双侧导坑法。

2.2 洞内方向

此段主要是从出口平导经C8横通道进入正洞，向大里程方向施工，施工长度初步拟定为172m，主要工法为：38mⅢ级仰拱（双线转辙机）段的台阶法， 34mⅣ级复合（过渡段）段的交叉中隔壁法，38mⅣ级复合段的井字型支撑双侧导坑法，62mⅤ级复合段的井字型支撑双侧导坑法。

3.施工技术措施

3.1 综述

3.1.1 采用的工法

乌蒙山二号隧道出口四线大跨段，洞口边仰坡陡峭，采用五级台阶+锚杆和锚索框架梁进行加固。进洞采用40m长Φ108双层大管棚超前支护，大跨浅埋、深埋分别采用双侧壁导坑分部开挖法、井字型支撑双侧导坑法，大跨与双线过渡段采用交叉中隔壁开挖，爆破钻进，洞内运输采用无轨运输，体系转换采用预应力锚索外拉代替内部临时支撑，隧道衬砌Ⅴ级浅埋段先施工大拱座，后整体浇注拱部，深埋段采用整体液压衬砌台车一次衬砌。

3.1.2深浅埋采用两种不同工法的理论依据

采用有限元模型对深浅进行了数值模拟，计算范围左右各取了100m；仰拱下取为60m；拱顶以上覆土厚：浅埋取为20m，深埋取120m计算；围岩参数按Ⅴ级考虑。浅埋隧道计算模型见图3-1；深埋

由深、浅埋毛洞的塑性区图可以看出，浅埋的塑性区主要集中在拱顶，已发展至地表，塑性区的类型在拱顶、底板以拉裂破坏为主，在拱腰和边墙以剪切破坏为主；深埋的塑性区在洞周的分布较为均匀，拱顶和底板在靠近开挖轮廓线时表现为张拉破坏，往地层深处发展为剪切破坏，边墙以剪切破坏为主。

3.2双侧壁导坑分部开挖法施工技术措施

(1) 衬砌参数

Ⅴ级大拱座曲墙衬砌参数见表3-1。

(2) 施工技术措施

乌蒙山二号隧道出口四线大跨段洞口110m浅埋段，衬砌类型为Ⅴ级大拱座曲墙衬砌，施工方法采用双侧壁导坑分部开挖法施工，见图3-5。双侧壁导坑分部开挖法施工工序见表3-2。

图3-5 Ⅴ级大拱座曲墙衬砌双侧壁导坑分部开挖施工图

3.3井字型支撑双侧导坑法施工技术措施

(1)衬砌参数

Ⅴ级复合（四线段）衬砌参数见表3-3；Ⅳ级复合（四线段）衬砌参数见表3-4。

表3-3 Ⅴ级复合（四线段）衬砌参数表

(2) 施工技术措施

乌蒙山二号隧道出口四线大跨段，Ⅴ级复合（四线）衬砌共计190m，Ⅳ级复合（四线）衬砌共计238m，其施工方法均采用井字型支撑双侧壁导坑法施工，见图3-6；井字型支撑双侧壁导坑施工工序三维模拟图见图3-7；井字型支撑双侧壁导坑法施工工序见表3-5。

3.4交叉中隔壁法施工技术措施

(1)衬砌参数

Ⅳ级复合（过渡段）衬砌参数见表3-6。

(2) 施工技术措施

乌蒙山二号隧道出口四线大跨段，Ⅳ级复合（过渡段）衬砌共计34m，其施工方法均采用交叉中隔壁法施工，见图3-8；中隔壁法施工工序见表3-7。

图3-8 Ⅳ级复合（过渡段）衬砌中隔壁施工工法图

到表3-7 中隔壁法施工工序表