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(shù)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(wǎng)噴支護，全環(huán)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(wǎng)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(nèi);2)挑頂位置選擇在第(三)洞室臨時中隔壁處，挑頂?shù)姆椒ú捎弥碧?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(xù)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(nèi)形成作業(yè)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(nèi)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(wǎng)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(nèi)，型鋼鋼架將由“∩”形逐步變?yōu)椤啊恰毙危粗鸩接伞肮靶巍鞭D換為“門形”。具體過渡幾榀不做規(guī)定，但要體現(xiàn)變化?！啊恰惫凹艿母叨炔蛔儯瑢挾刃∮?.0m，以滿足裝載機的作業(yè)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?shù)?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(wǎng)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(jù)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(jù)地質(zhì)情況和作業(yè)空間的要求先開挖1.2 m，根據(jù)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(wǎng)噴混凝土封閉;同時設置系統(tǒng)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(wǎng)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(yè)循環(huán)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?shù)目v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(huán)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(huán)。

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(huán)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(yè)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(huán)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(jīng)濟規(guī)劃研究院，2005.

［2］ TB 10121-2007，鐵路隧道監(jiān)控量測技術規(guī)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.