呂臨鐵路前陡泉隧道橫洞轉正洞施工技術

鄧 晶

(中鐵二十局集團四公司，山東 青島 266000)

呂臨鐵路前陡泉隧道橫洞轉正洞施工技術

鄧 晶

(中鐵二十局集團四公司，山東 青島 266000)

結合前陡泉隧道工程實際條件，詳細介紹了隧道橫洞轉正洞“小導洞擴挖法”“大包法”兩種施工技術方案，并對挑頂技術、初期支護參數確定以及施工注意事項作了論述，通過實踐，得出了一些有意義的結論。

鐵路隧道，橫洞轉正洞，大包法，挑頂

1 工程概述

前陡泉隧道位于黃土梁峁區，地形起伏較大，多開辟為耕地。左線隧道起訖里程為改MDIIK38+730～改MDIIK40+237，隧道全長為1 507 m。右線隧道起訖里程為改右MDIIK38+670.37～改右MDIIK40+237，隧道全長為1 566.63 m。隧道于改MDIIK39+672.89由單洞單線并為單洞雙線為燕尾式隧道，隧道最大埋深94.13 m，最大線間距92 m。

前陡泉隧道進口和出口總共三個工作面，僅依靠已有工作面不能按時完成工程任務。通過合理增設橫洞，增加主洞工作面才能滿足項目建設的進度要求。根據設計院提供的隧道縱斷面圖信息和現場的實地踏勘測量數據，右洞里程改右MDIIK39+105(拱頂高程為907 m)中線附近位于平均高程為912 m黃土堆積層覆蓋的淺埋低洼處。新增橫洞可分為兩部分，第一部分通過改右MDIIK39+085右偏35 m處采用明挖施工至右洞長45 m，與右洞線路中線斜交60°于改右MDIIK39+105=HDK0+040,第二部分通過60.6 m暗洞與左洞線路中線垂交90°于MDIIK39+123=HDK0+102.05，見圖1。通過增設橫洞共增加了四個主洞工作面，為縮短建設工期、減少獨頭掘進的長度提供了有利的施工條件。橫洞與正洞相交處圍巖為Ⅴ級，橫洞采用單聯式無軌運輸單車道斷面,洞內重車可自行出碴。

2 初期支護參數

通過TRT6000地質超前預報系統檢測，橫洞段巖體的穩定性較差，巖體破碎，局部裂隙發育，采用Ⅴ級圍巖加強段進行支護，斷面形式、尺寸如圖2所示，初期支護參數見表1。全環設置Ⅰ18型鋼鋼架間距0.6 m/榀。橫洞鋪底C25混凝土厚80 cm，拱部、拱墻無二次襯砌。

表1 橫洞初期支護參數

噴射混凝土?6×?8鋼筋網(縱向×環向)錨桿型鋼鋼架設置部位厚度cm設置部位網格間距/cm設置部位長度m間距m設置部位間距m全環20拱墻20×20拱墻31．0×1．0拱墻、仰拱0．6

正洞右線改右MDIIK39+078～改右MDIIK39+200和左線改MDIIK39+050～改MDIIK39+268段設計圍巖級別Ⅴ級，鋼架間距0.75 m/榀，其余初期支護參數與橫洞一致，如圖3所示。

橫洞總長60.6 m，屬于臨時通道，僅施作初期支護，利用完之后立即做回填處理，為保證橫洞的安全使用鋼架間距比正洞的鋼架間距減小0.15 m/榀。

3 橫洞轉正洞施工方案的選擇

橫洞是隧道工程中常見的輔助坑道形式。下面就分別介紹了“小導洞擴挖法”“大包法”兩種施工工法。

3.1 “小導洞擴挖法”施工步驟

先采用小斷面導洞正常掘進，導洞進入正洞范圍時拱架與正洞拱架互相垂直，然后逐漸偏轉導洞拱架的指向。通過一個合理的彎道調整使導洞方向與正洞線路方向平行，導洞中線與正洞線路中線重合。雙洞中線重合后開始擴大導洞開挖，逐漸調整導洞初期支護內輪廓尺寸，直至導洞斷面內輪廓與正洞標準斷面內輪廓一致。導洞指向的正洞方向工作面已經形成，反方向開挖導洞與正洞相交段，拆除臨時支護，擴挖至正洞標準斷面，形成作業面，如圖4所示。

前陡泉隧道如果采用“小導洞擴挖法”轉正洞施工方案，因開挖斷面在橫洞轉正洞之初不做調整，待進入正洞后進行上挑擴挖，可以安全快速的實現單向橫洞轉正洞施工。但反方向破除橫洞與正洞交叉段臨時支護時，施工難度大而且存在安全隱患。

3.2 “大包法”施工步驟

提前偏轉橫洞掘進方向，保證在正洞范圍內橫洞拱架與正洞拱架是互相垂直的關系。從橫洞掌子面距正洞范圍15 m左右，拱頂開始逐漸擴挖，至正洞拱頂時，橫洞拱頂高程比正洞設計拱頂高程高出0.7 m。然后繼續按臺階法水平掘進橫洞斷面至貫穿正洞范圍后封閉橫洞掌子面。在正洞范圍內的橫洞兩側拱架上放樣出正洞的輪廓線，在輪廓線附近施作完雙層超前小導管后，按短臺階法雙向開挖正洞，進行正洞施工，如圖5所示。

前陡泉隧道采用“大包法”轉正洞施工方案，可以更快速的打開雙向正洞掘進工作面，難點是橫洞轉正洞施工中臨時支護結構形式逐榀變化，交叉段內因開挖高度增大，安全隱患增多，需要通過加強臨時支護來降低安全風險。結合前陡泉隧道橫洞轉正洞實際施工情況，“小導洞擴挖法”和“大包法”綜合比較見表2。

表2 橫洞轉正洞“小導洞擴挖法”“大包法”施工技術的綜合比較

通過以上兩種方案在前陡泉隧道橫洞轉正洞實際施工中的論證，采用“大包法”轉正洞施工工法具有明顯的優勢，因此前陡泉隧道選擇了“大包法”橫洞轉正洞方案，并且在“大包法”的基礎上結合實際施工需要做了一些變動。具體施工步驟如下：

1)橫洞洞口工程。自橫洞HDK0+000到橫洞HDK0+045段埋深較淺地質情況復雜，原地面以下0 m～10 m屬于新黃土堆積層具濕陷性，10 m～13 m屬于強風化砂巖，13 m～16 m屬于弱風化砂巖，巖體破碎，采用明挖施工與右洞相交代替暗洞掘進。明挖通道黃土邊坡高約12 m，坡比1∶0.5，采用網噴防護。右洞和橫洞暗洞前進方向，拱部120°范圍內設置φ89中管棚超前支護，長13 m，環向間距0.4 m，待注漿完成達到設計強度后，開始掘進作業。

2)橫洞洞身開挖。自橫洞HDK0+045到橫洞HDK0+089.8保持直線掘進方向不變，縱坡為-7.7%，初期支護斷面輪廓和左洞斷面輪廓一樣，初期支護參數按Ⅴ級圍巖加強段鋼架間距加密為0.6 m/榀。HDK0+089.8～HDK0+097段按圓曲線方向掘進，最終橫洞中線垂直于左洞線路中線，鋼架斷面輪廓逐榀擴大，保證交叉段運輸通道暢通，共13榀，每榀外擴5 cm，拱頂按8.3%上挑開挖，坑底按-7.7%開挖。

3)鎖口鋼架和門形鋼架的設置。橫洞HDK0+097～HDK0+098.5段設置鎖口鋼架加強支護，Ⅰ18型鋼鋼架間距按0.5 m/榀加密支護，HDK0+097～HDK0+097.5之間外擴開挖架設2榀Ⅰ18門形鋼架，鋼架緊密排列采用φ22 mm連接筋焊接，每側增設φ42鎖腳錨管6根，長4 m，組成加強支護體系，如圖6所示。

4)橫洞與正洞交叉部分開挖。導洞與正洞交叉部分HDK0+098.5～HDK0+105.6，長7.1 m。導洞拱部120°范圍內采用φ42小導管超前支護，長3.5 m，間距0.4 m，搭接長度1.1 m，防止開挖中上部土體掉塊坍塌形成空洞。 導洞臨時支護采用Ⅰ18型鋼鋼架0.6 m/榀，邊墻、頂部采用φ8鋼筋網片20 cm×20 cm間距布置；邊墻采用φ22系統錨桿，長3 m，間距1 m，梅花形布置；邊墻、頂部、底部均噴射C25混凝土20 cm；邊墻底腳增設兩根φ42,長4 m的鎖腳錨管。導洞開挖至左洞中線位置改MDIIK39+123=HDK0+102.5時，拱頂高程超出正洞設計開挖輪廓線60 cm。HDK0+102.5～HDK0+105.6段平坡開挖貫穿左洞至端墻后停止掘進，噴射C25混凝土封閉掌子面。

5)橫洞轉正洞之前挑頂施工。導洞施工完畢后，在導洞內側進行正洞初期支護施工。正洞鋼架右側落到橫洞Ⅰ18門形鋼架的橫梁上，左側落到穩固的基巖上，每榀增設兩根φ42，長4 m的鎖腳錨管。正洞改MDIIK39+121～改MDIIK39+125里程段架設9榀變動后的正洞拱架如圖7所示，預留20 cm沉降量。正洞與導洞臨時支護之間的空隙用C25噴射混凝土填充。交叉口地段處于復雜的三維受力狀態，嚴格按照監控量測設計規范進行布點和觀測。

6)正洞洞身開挖。在導洞兩側側壁上放線畫出正洞外輪廓線，拱部120°范圍內采用φ42小導管超前支護，長4 m，間距0.4 m，超前施作完成后，沿正洞大里程支護拱架外輪廓線以下割除導洞邊墻鋼架，并使割除鋼架后正洞外輪廓線以上鋼架與正洞鋼架焊接牢固，正洞大里程方向初期支護封閉成環后，用同樣的工法朝正

洞小里程掘進。

4 現場施工注意事項及結論

4.1 施工注意事項

通過“大包法”施工工法的實施，成功從橫洞轉入正洞施工，施工過程中應注意以下幾方面：1)根據超前地質預報檢測報告資料核對地質情況，當地質情況與設計不符應及時修正施工方案。2)堅持“重核對、先排水、短進尺、少擾動、早成環、勤量測、快襯砌、工序緊”的原則。3)加大沉降變形監測，如果發現變化異常，必須采取相應措施進行處理，消除安全隱患。4)導洞采用人工配合機械開挖，杜絕使用大型機械設備一次開挖到位。機械作業時配備專人指揮，以防對已支護好的鋼架發生剮蹭，損壞鋼架造成不必要的安全隱患。5)挑頂施工原則上不采用爆破作業，采用小型挖掘機配合人工風鎬開挖，拆除作業采用大型鑿巖機，如必須采用爆破作業時，洞內作業人員需撤離至安全地點。6)重視臨時支護體系和各鋼架鎖腳錨桿的施工質量。7)門架受到圍巖的壓力和正洞初期支護自身的重力，門架和橫洞初期支護要形成整體支護體系。8)橫洞轉正洞后交叉地段的運輸通道要保證暢通，如果橫洞凈寬不能滿足運輸要求，施作橫洞時需在進入主洞前做加寬處理。

4.2 結論

本文通過對“小導洞擴挖法”“大包法”兩種常規橫洞轉正洞施工技術在前陡泉隧道橫洞施工中的可行性、合理性論證，以及對“大包法”轉正洞技術的實際工程應用表明，“小導洞擴挖法”可以安全快速的實現單向橫洞轉正洞施工，但不利于反方向開辟正洞工作面，當需要開辟正洞雙向工作面時，“大包法”施工方案有明顯的優勢。

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On construction technique for reconstruction of transversetunnels into main tunnels at Qiandouquan Tunnel along Lvliang-Linxian Railway

DENG Jing

(TheFourthCompany,ChinaRailway20thGroup,Qingdao266000,China)

Combining with the factual conditions at Qiandouquan Tunnel project, the paper mainly introduces the comparison between two construction schemes for the reconstruction of transverse tunnels into main tunnels, the small pilot drift expanding excavation method and full-envelope method, indicates the roof brushing, primary support parameter identification and construction precautions, achieves some meaningful conclusion by practice.

railway tunnel, reconstruction of transverse tunnels into main tunnels, full-envelope method, roof brushing

2014-07-13

鄧 晶(1989- )，男，助理工程師

1009-6825(2014)27-0185-03

U455

A