大断面斜井进入三线大跨软弱围岩正洞施工技术

大断面斜井进入三线大跨软弱围岩正洞施工技术
发表时间：2010-04-01T18:41:24.500Z 来源：《中小企业管理与科技》2010年2月下旬刊供稿作者：陈文
[导读] 随着我国高速铁路、高速公路建设的不断发展，隧道工程朝着长大、深埋方向发展，受建设工期要求
陈文（中铁隧道集团一处有限公司）
摘要：岗头隧道为昆明市三环(西、北段)闭合工程的工期控制性工程，因工期紧张(12个月)，为加快施工进度，增加一座斜井，由斜井进入隧道左线、再从左线进入右线施工，以增加施工作业面，缩短工期。

受工期均衡制约，斜井与正洞交叉里程位于隧道中部，为Ⅴ级软弱围岩段，本文通过介绍斜井进入软弱围岩正洞施工步骤、工序、支护参数及采取的一些措施，供类似工程提供参考。

关键词：渐变加强段挑顶导坑施工技术
0 引言
近年来，随着我国高速铁路、高速公路建设的不断发展，隧道工程朝着长大、深埋方向发展，受建设工期要求，越来越多需要设置辅助斜井进行长隧短打、以加快施工进度。

为保证施工安全，斜井与正洞交叉口段一般会选择围岩较好地段，但也有由于隧道围岩本身较差或受斜井位置受地形条件制约，交叉口地段围岩较差，为保证施工安全，从斜井进入正洞施工过程中，制定科学的施工方案，采取可行的施工方法及措施进行工序转换是必要的。

1 工程概况
岗头隧道为双洞三线大跨软弱围岩隧道，隧道全长左线2742m(起讫里程K0+596～K3+338)，右线2717m(起讫里程K0+623～
K3+340)。

斜井位于左线隧道左侧，长约232m，与隧道左线线路中线交于K2+005，与隧道轴中线平面夹角约68°，纵坡为8.66%，斜井底约20m设置为平坡段。

岗头隧道地质条件比较差且复杂，围岩主要包括粉质黏土、黏土、碎石土、泥岩、砂岩、页岩、白云岩、灰岩、泥灰岩、火山碎屑岩、玄武岩等，岩体风化严重，节理裂隙发育，地下水丰富，主要为Ⅳ、Ⅴ级围岩，其中Ⅴ级围岩占全隧70%以上。

斜井与正洞交叉带位于F2断层破碎带(中心位置K2+140)影响范围，围岩岩性为二叠系下统倒石头组(P1d)灰黄、灰绿、紫红色铝土岩，铝土质页岩夹浅灰白色硅质岩、黄褐色细砂岩、灰黑色页岩及煤线，强风化，碎石状。

岩层产状104°∠47°。

地下水类型为碳酸盐岩岩溶裂隙水，富水性中等。

隧道主洞K1+950～K2+050段采用S5d型结构支护及衬砌，具体参数见图１。

斜井采用Sxj5型结构支护及衬砌，具体参数见图2。

2 施工原则
由于斜井进入正洞交叉口为地应力较为集中的部位，在施工过程中，必须对交叉口进行加固处理，以确保施工和结构安全；施工过程中尽可能人工风镐开挖，减小爆破对围岩的扰动；开挖后及时施作初期支护，减小围岩松弛度，控制围岩变形；加强过程中监控量测，掌握围岩动态变形情况，及时采取应对措施。

3 施工方案
斜井采用台阶法施工，施工到井底后，由于斜井与正洞斜交，于斜井底部设置一段过渡段，将斜井初期支护的拱架调整与正洞轴线为平行；然后由斜井上台阶向正洞延拱顶开挖线(调整后)施工一个Π型临时导坑，施工中做好Π型临时导坑的初期支护；待Π型导坑施工到位后，转换工序，施作正洞拱部初期支护，完成由斜井施工向正洞施工的过渡；最后依次拆除Π型导坑两侧临时支撑，向两侧进行正洞的开挖掘进施工。

施工总体步骤见图3。

3.1 斜井井底施工斜井井身根据围岩情况采用全断面法或短台阶法施工，施工到井底平坡段后，由于地质条件较差，地下水丰富，采用短台阶法施工，上台阶高度约
4.5米，台阶长度为3～5米，下台阶左右两侧前后错2米左右；人工钻爆，上下台阶同时起爆，每循环进尺控制在0.8～1.0米左右；洞碴上台阶采用小型挖掘机扒碴到下台阶，由装载机装运，自卸大车运至洞外弃碴场；掌子面积水则汇流至集水坑，由大功率抽水机抽排至洞外。

由于斜井与正洞斜交约68°，初期支护在井底距隧道左洞左开挖线6.06m始设置渐变加强段。

根据斜井与正洞相交角度，按照最大侧以
60cm，最小侧以30cm间距安装I22b异型钢架，完成钢拱架由垂直于斜井中线到平行于正洞中线的过渡；加强段初期支护主要参数为：
I22b异型钢架，间距30～60cm；挂设φ8，@25*25cm双层钢筋网，喷C25混凝土29cm厚；布设φ25，L=3m中空锚杆，间距为0.6x0.6m，梅花形布置；每台阶拱脚设4根3m长φ42x4锁脚小导管。

超前支护在拱部120°范围采用φ42x4超前小导管，长3m，环向间距40cm，每2榀拱架施作一循环。

渐变加强段拱架设置及参数见图4。

3.2 交叉口处置在斜井和正洞的交叉口处，作为正洞拱架的着力点，并排架设3榀I22b工字钢加工的异型拱架，3榀拱架之间采用φ20钢筋焊接成一个整体，连接钢筋间距为30cm，在洞口形成一个加强的受力体，其架立位置以保证正洞二次衬砌厚度为准。

3.3 交叉口段二次衬砌为改善交叉口段的围岩应力分布，确保正洞挑顶及挑顶后的结构、施工安全，挑顶工作开始前，在斜井与正洞交叉口处施作9.0m二次衬砌。

该段衬砌采用钢拱架备组合钢模板进行分段浇筑，混凝土为C25钢筋混凝土，钢筋主筋为Φ25钢筋，间距为20cm，纵向连接筋采用Φ12钢筋，间距为50cm，钩筋采用φ8钢筋，间距50cm呈梅花形布置。

在二次衬砌和初期支护之间施作防水层，全幅挂设土工布和防水板，环向挂设φ70单壁打孔波纹管，间距4～5m，纵向安装φ116双壁波纹管，波纹管采用土工布包裹，纵向和环向之间采用三通连接。

施工过程中，纵向钢筋、土工布、防水板和纵向波纹管在正洞一端都预留出足够长度以与正洞进行相关连接。

3.4 导坑施工
3.4.1 导坑开挖斜井施工至与隧道左线左侧开挖边线交界后，垂直于正洞中线开挖一宽度为5m的导坑，并每间隔60cm立一榀沿隧道纵向的Π型临时支撑，并逐渐沿正洞开挖线(由于正洞边墙为曲墙，导坑段的正洞开挖线需调整，具体见图5)将导坑拱顶上挑。

导坑开挖采用人工手持风镐开挖或人工钻爆，每循环进尺控制在1.0～1.2米左右；洞碴采用人工配合小型斗车推运至斜井底，由装载机装运，自卸大车运至洞外弃碴场；掌子面积水自流至斜井底集水坑，由大功率抽水机抽排至洞外。

3.4.2 初期支护参数 Π型临时支撑横撑采用I25工字钢，竖撑采用I22b工字钢，间距60cm；挂设φ8，@20*20cm双层钢筋网，喷C25混凝土30cm厚；布设φ25，L=4m中空锚杆，间距为0.6x0.6m，梅花形布置；每台阶拱脚设4根3m长φ42x4锁脚小导管。

超前支护采用φ42x4超前小导管，长2.5m，环向间距40cm，每2榀拱架施作一循环。

3.4.3 Π型拱架加工 Π型拱架共计有19榀，根据施工时间依次编号1、2…19，由于导坑开挖高度不同，每榀Π型拱架两侧竖撑长度各不
相同，具体加工参数见图6。

3.5 导坑段正洞初期支护施工 Π型导坑施工到位后，即按照S5d的支护参数施作正洞拱部环向初期支护。

拱架左边拱脚立在斜井最后一榀拱架的顶部(该部位需作特殊处理，具体见图7)。

正洞环向拱架与临时支撑顶部拱架之间存在的空隙采用挂φ8，@15*15cm双层钢筋网喷
C25混凝土分层填密实，不得存在空洞。

3.6 正洞施工完成挑顶段正洞的初期支护后，拆除导坑右侧临时竖撑，采用三台阶法向隧道进口方向施工，当上台阶开挖进尺20m 后，再拆除导坑左侧临时竖撑，向隧道的出口方向开挖。

当正洞上台阶两个工作面相距一定距离，不存在相互施工干扰后，再依次开始种台阶和下台阶的开挖支护施工，直至步入施工正常阶段。

施工正常后，考虑到施工安全，及时施作交叉段正洞二次衬砌。

4 施工注意事项
施工过程中，为保证施工安全，须做好以下工作：①掌子面施工时，应设专人值班，随时观察围岩及支护状态的的稳定性；在软弱围岩段尽可能用人工手持风镐开挖，必要时弱爆破，减小围岩扰动；②初期支护及时紧跟，施工中加强围岩量测，根据量测结果及时反馈支护信息，确保支护措施安全合理；③在条件具备的情况下，尽可能及早施作交叉口斜井和正洞的二次衬砌，确保结构安全；④做好斜井排水工作，防止积水对掌子面围岩及拱脚进行浸泡；⑤制定挑顶施工的安全应急预案，做好应急材料、物资的储备。

5 结束语
通过对岗头隧道斜井进正洞挑顶方案的成功实施，可得出以下结论：
5.1 该方案简单、可行；在本方案中，从工序上仅采取了一些常规的施工方法及工艺，不需要引入一些新方法、新工艺以满足施工需求；
5.2 该方案合理、经济；在本方案中，与正常施工及原设计相比较，仅增加了斜井交叉口加固、Π型导坑初期支护和Π型导坑超挖二衬回填的工程量，其中部分工程量为确保施工、结构安全而产生的投入，费用较少且合理；
5.3 该方案安全、快速；在本方案中，2009年8月9日开挖至斜井底并开始进行挑顶，2009年8月17日完成挑顶并开始正洞掘进，历时8日历天，且期间没有出现任何安全事故。

因此，大断面斜井进入三线大跨软弱围岩正洞施工技术在岗头隧道的实施是一成功案例，该技术可广泛应用于其它通过斜井进行施工的长大隧道工程。

参考文献：
[1]高海宏.复杂条件下大跨公路隧道施工中的关键技术[J].隧道建设，2008（2）：51－55．。