淺談高速鐵路黃土隧道斜井挑頂

郭永軍

1 工程基本情況

隧道設計為雙線，線間距5 m，設計時速350 km/h，開挖斷面面積為164 m2，全隧地處濕陷性黃土地段，斜井凈空斷面尺寸高度為4.68 m，寬度4.8 m。斜井洞身與線路方向夾角為52°。與正洞相交處斜井的初期支護設計參數如下:臺階法開挖，預留核心土，拱部設超前小導管，拱墻為錨網噴支護，全環型鋼鋼架加強。斜井洞身置于-11‰的縱坡上，正洞設計為側壁導坑法，初期支護設計為錨網噴加型鋼鋼架;二襯采用鋼筋混凝土。

2 斜井挑頂總體方案

總體挑頂方案為:1)斜井沿著目前的中線方向向前延伸，位置至第(三)洞室內;2)挑頂位置選擇在第(三)洞室臨時中隔壁處，挑頂的方法采用直挑;3)第(三)洞室挑頂完畢并向小里程方向施工8 m進行第(五)洞室的挑頂，方法與第(三)洞室挑頂方法相同，第(三)洞室繼續向小里程方向施工;4)第(五)洞室挑頂完畢并向大小里程方向各施工5 m，將第(六)洞室落底;5)通過第(五)洞室進行第(一)洞室的開挖落底施工，落底后向大小里程方向同時進行開挖;6)第(四)洞室(落后于第(五)洞室10 m)開挖落底，與斜井延伸段連通，然后向小里程方向開挖;7)將第(七)洞室落底;8)將第(二)洞室落底，開挖土方通過第(七)洞室和第(一)洞室由斜井運至洞外;9)洞內形成作業面后按照雙側壁導坑法的正常工序組織施工。

斜井進入正洞各洞室施工順序圖見圖1。

3 斜井延伸段施工方案

斜井在施工完過渡段后將型鋼鋼架延伸至第(三)洞室，斜井型鋼鋼架延伸至越過第(三)洞室臨時鋼架2 m。斜井延伸段在第(七)洞室內的型鋼鋼架的方向與正洞中心線平行，縱向采用螺紋鋼連接，錨網噴支護。斜井延伸段的開挖支護方法同斜井施工方法相同，采用上下臺階預留核心土法施工。

在延伸段內，型鋼鋼架將由“∩”形逐步變為“∏”形，即逐步由“拱形”轉換為“門形”。具體過渡幾榀不做規定，但要體現變化。“∏”拱架的高度不變，寬度小于4.0m，以滿足裝載機的作業寬度。門形鋼架的橫梁務必要放在豎梁上。斜井進入正洞延伸段平面示意圖見圖2。

4 斜井延伸段口部加強方案

在挑頂施工之前將圍巖進行有效加固十分關鍵。斜井延伸段與第(三)洞室臨時鋼架交叉處為挑頂施工的關鍵點，而且由于該處需要設置支頂第(三)洞室臨時鋼架的門架，掌子面的開挖面積較大，因此需要在此處設置有效的超前支護和徑向支護。采用的具體支護形式為:

1)超前支護:在施作門字架之前臨近的1榀型鋼鋼架時，首先要施作超前支護。拱部超前支護采用鋼花管。

2)初期支護:在安裝門字架之前的1榀鋼架安裝完畢后，沿鋼架的徑向打設錨桿，同時門字架開挖面要邊開挖邊封閉。封閉采用錨網噴。

5 正洞挑頂及縱擴施工方案

5.1 第(三)洞室挑頂施工

斜井進入正洞延伸段及口部加強鋼架施工完畢后進行挑頂施工。挑頂位置選擇在第(三)洞室，挑頂方法采用直挑、縱擴的方法。

1)根據第(三)洞室的開挖高度和寬度，挑頂施工的第一、二、三步垂直于正洞中線的開挖進尺長度均按照1.5 m左右進行控制;2)第(三)洞室挑頂順線路方向的開挖寬度根據地質情況和作業空間的要求先開挖1.2 m，根據設計型鋼鋼架的間距可以安裝3榀鋼架，當把開挖面加固完畢后再在左右兩側各開挖1榀，使其總寬度達到2.4 m;3)挑頂施工的每一步開挖完畢后要及時進行掛網噴混凝土封閉;同時設置系統錨桿;沿正洞線路方向兩側設超前小導管，鋼架底腳設鎖腳錨桿;4)每一步驟挑頂開挖至設計輪廓時，架設安裝鋼架，鋼架下端與下部鋼架栓焊連接好，鋼架上端用方木進行斜向支撐。網噴混凝土至設計厚度;5)第(三)洞室的第四步開挖在正洞永久型鋼鋼架加固完畢后進行;6)重復上述施工步驟，直至完成雙側壁導坑法第(三)洞室的鋼架;7)第(三)洞室挑頂施工完畢后向小里程方向縱擴，開挖土方通過預留的挑頂位置運出洞外。斜井進入正洞第(三)洞室挑頂示意圖見圖3。

5.2 第(五)洞室的挑頂和第(六)洞室的落底施工

第(三)洞室形成作業循環并施工8 m后，第(五)洞室開始進行挑頂施工，第(五)洞室的挑頂施工方法與第(三)洞室的挑頂施工基本相同，分5步完成該洞室挑頂，挑頂的縱向開挖寬度為2.4 m，以便于安裝5榀型鋼鋼架，豎向支撐先用方木作為臨時支撐，噴射完混凝土后改為門式工字鋼支撐。

第(五)洞室挑頂施工完畢后開始豎向落底和縱向擴挖，豎向落底首先落至第(六)洞室的頂部，然后沿小里程方向擴挖，開挖的土方從第(三)、(四)洞室運出。落底過程中將臨時中隔壁的型鋼支架接長。第(五)洞室形成工作面后，開始進行第(六)洞室的落底開挖施工。

5.3 第(一)洞室的開挖施工

第(五)、(六)洞室形成開挖循環后，在第(五)洞室處開一臨時門洞，開始第(一)洞室的開挖，第(一)洞室開挖施工由上部向下部進行，邊開挖邊將永久型鋼鋼架支撐和臨時型鋼鋼架支撐接長。第(一)洞室開挖底部標高與第(五)洞室底部標高相同后，先將第(六)洞室下落，然后再將第(一)洞室開挖至設計底部標高。最后將第(一)洞室向正線小里程方向縱擴，形成施工循環。

5.4 第(四)洞室和第(七)洞室落底開挖施工

第(三)洞室形成開挖循環后，第(四)洞室進行落底，邊墻落底開挖先施工其中的一側，達到第(四)洞室設計的墻底標高后將邊墻鋼架接長。在左右邊墻前后的距離錯開5 m后，交錯開挖邊墻土方。

第(四)洞室落底施工完成，具有足夠的作業空間后，進行第(七)洞室的落底施工，其方法與第(四)洞室基本相同，只是第(七)洞室落底只要將一側的邊墻臨時鋼架接長即可。

5.5 第(二)洞室開挖落底

第(四)洞室和第(七)洞室落底施工完成后，開始第(二)洞室落底施工，落底施工方法與第(七)洞室相同。

5.6 各洞室施工順序的轉變

各洞室落底完畢并展開循環后，按照雙側壁導坑法的施工步驟，首先將第(三)、(四)、(五)、(六)、(七)洞室的開挖暫停，將第(一)、(二)洞室的開挖超前，逐步過渡到雙側壁導坑法的施工步驟。第(七)洞室施工26 m后，開始第(八)洞室即仰拱開挖，安裝仰拱處的臨時型鋼鋼架并開始二襯的施工準備，至此挑頂完成正式進入正洞施工。

［1］ 客運專線鐵路隧道工程施工技術指南［Z］.鐵道部經濟規劃研究院，2005.

［2］ TB 10121-2007，鐵路隧道監控量測技術規程［S］.

［3］ 關寶樹.隧道工程施工要點集［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［4］ 朱永全.隧道工程［M］.第2版.北京:中國鐵道出版社，2007.

［5］ 隋修志.隧道工程［M］.第2版.北京:中國鐵道出版社，2010.