同馬山隧道斜井進正洞挑頂施工技術

何 劍

(中鐵隧道集團有限公司，河南洛陽 471000)

1 工程概況

貴廣鐵路同馬山隧道位于貴州省黔南州三都縣境內，全長13 931 m。隧道工程地質條件復雜，地形地貌特殊，沿線穿越眾多斷層破碎帶，隧道巖性以砂質板巖、絹云母板巖夾凝灰質板巖、變質粉細砂巖為主，巖體為薄～中厚層狀、板狀結構，水平層理發育。該隧道是全線重點工程，工期壓力大，為加快隧道施工進度，隧道設計劃分為1號斜井、2號斜井、橫洞及出口四個施工區段。為了解決1號斜井與正洞上斷面相交受力差、挑頂時間長的困難，我們從力學及施工方法、工藝上進行改革與創新，經過實踐，取得了良好效果。

1號斜井洞身坡度為11%，斜井與正洞線路方向平面夾角為90°，此段圍巖為Ⅲ級。

2 總體施工方案

先由斜井施工斷面開挖進入正洞，然后向正洞洞身擴挖至正洞上半斷面，當滿足施工空間后，再反向擴挖成型，進行正洞開挖。

2.1 正洞及斜井交叉口設計情況

1號斜井施工段及進入正洞里程段均為Ⅲ級圍巖，采用全斷面法進行施工。正洞采用復合式襯砌，初期支護為12 cm厚C25噴射混凝土，拱部設φ22組合中空錨桿及φ6鋼筋網，邊墻設φ22砂漿錨桿，錨桿間距1.2 m×1.5 m(環向×縱向)，每根長為3.0 m，鋼筋網間距為25 cm×25 cm，二次襯砌采用40 cm厚C35纖維混凝土。斜井采用錨噴襯砌支護，C25噴射混凝土厚10 cm，拱部設φ22砂漿錨桿及φ8鋼筋網，錨桿間距1.2 m×1 m(環向×縱向)，每根長為3.0 m，鋼筋網間距為25 cm×25 cm。

2.2 交叉口部加強段的施工

交叉口部地段圍巖處于三維受力狀態，受力集中、復雜，支護跨度較大，受力極為不利，對口部加強支護措施:

1)交叉口部門架采用Ⅰ18工字鋼架加強支護，2榀并聯焊接為一體，且鋼架用Ф12鋼筋做箍筋加強，其間距為0.5 m。鋼架支立完成后，在門架橫梁上施打垂直正洞線路方向的小導管，小導管采用Ф42無縫鋼管，環向間距為0.4 m，每根長為3.0 m(以便進正洞挑頂施工)。2)因考慮到門架受力大，且跨度較大，在門架內架一榀直墻、圓弧拱頂的鋼架共同承擔門架受力，該鋼架也為2榀并聯焊接為一體，在安裝就位后與門架焊接為一體，在門架與該圓弧拱頂鋼架之間用Ⅰ18斜向支撐焊接連接分擔門架受力(且可減小門架撓度)，門架與該圓弧拱頂鋼架之間的空隙用噴射混凝土回填密實，如圖1所示。

2.3 斜井與正洞交叉口部加強段

修改為:斜井口部采用Ⅰ18工字鋼鋼架支護，拱架間距1.0 m，施工長度共10 m，鋼架底腳采用25a長槽鋼作為墊腳，鋼架底腳及起拱位置分別設2根φ22鎖腳錨桿，錨桿每根長4.0 m，為確保該段圍巖的穩定性，在拱部設φ22中空注漿錨桿，邊墻設φ22 砂漿錨桿，錨桿每根長為3.5 m，錨桿間距為0.8 m×0.8 m，呈梅花形布設，錨桿與鋼架焊接牢固。為了提高初支的整體性，加密鋼架縱向Ф22連接鋼筋，環向間距為0.6 m，與鋼架焊接牢固，采用25 cm厚C25噴射混凝土封閉，全環設φ8鋼筋網，鋼筋網間距25 cm×25 cm。與正洞相接處架立一榀門架鋼架加強支護，見圖2。正洞交叉口部采用Ⅰ18工字鋼架加強支護，長度5 m～10 m。為保證隧道設計凈空斷面，本段內預留沉降量為9 cm。

3 施工方法及步驟

總體施工步驟:斜井向右進入正洞，開挖至左線邊墻即轉向段施工→正洞洞身向大里程擴挖至上半斷面→正洞正常段開挖→反向(小里程)擴挖→仰拱及仰拱填充→組裝臺車→拱墻二襯施工→正常施工。斜井進正洞過渡段斷面如圖3所示。

當斜井施工至與正洞相交時，于正洞與斜井相交里程起，標高從井底標高逐步提高至正洞上半斷面的底面標高，長度約23 m，坡度約為12.36%，由斜井逐步轉向至正洞線路方向施工，然后逐步擴挖至正洞的上半斷面開挖，當正洞上半斷面施工20 m，開始施工已開挖完成的上半斷面約20 m的下半斷面開挖，形成工作面后，反向開挖至斜井交叉口處，及時施作仰拱及其填充，擴挖到滿足拱墻二襯空間后，盡早施工交叉口段拱墻二襯，閉合成環。

具體施工步驟如圖4，圖5所示。

4 施工要點及工藝

1)每循環開挖進尺控制在1.3 m左右，開挖前先安裝鋼架，施作超前小導管，小導管長3.5 m，環向間距0.4 m。

2)轉向段及擴挖段施工中，開挖后先初噴混凝土，及時施作錨桿及鋼筋網片，復噴混凝土至設計厚度，及早封閉成環。

3)正洞上斷面施工時，鋼架架立完成后，用Ⅰ18型鋼框架支撐，立柱底腳鋪25a槽鋼，槽鋼長0.5 m，垂直地面打設2根長1.0 m的鎖腳錨桿固定槽鋼。

4)噴射混凝土前，按照設計要求施作錨桿，沿正洞線路方向拱部施作超前小導管，導管長3.5 m，環向間距0.4 m。

5 施工注意事項

1)施工中加強圍巖量測，根據量測結果及時反饋支護信息，確保支護措施安全合理。

2)加強交叉口段初期支護，盡快施工仰拱及拱墻襯砌成環。

3)在施工時必須設專人值班，隨時觀察圍巖及支護結構的穩定性。

4)制定挑頂施工應急預案，做好應急材料、物資的儲備。

6 結語

根據同馬山隧道施工實踐，采用導坑反挑法進行挑頂施工具有以下優點:

1)施工進度快。

采用導坑反挑法施工，斷面較小，工藝簡單，循環進度較快，該隧道共用時間20 d。

2)施工難度小。

該方法施工難度小，與傳統的由抬高斜井拱頂過渡到正洞的施工方法相比，減少了正洞超設計輪廓線部分的開挖，從而減少了初期支護及拱墻二次襯砌混凝土的回填量。

3)施工斷面小，有利于圍巖受力，且施工進度快，支護及時，圍巖變形得到有效的控制，確保了施工安全。

[1]鐵建設[2010]241號，高速鐵路隧道工程施工技術指南[S].

[2]高海宏.復雜條件下大跨公路隧道施工中的關鍵技術[J].隧道建設，2008(2):5-51.

[3]關寶樹.隧道工程設計要點集[M].北京:人民交通出版社，2003.