紅石巖隧道挑頂技術研究

易　維

（中鐵二十五局集團有限公司,廣州 510088）

紅石巖隧道挑頂技術研究

易維

（中鐵二十五局集團有限公司,廣州 510088）

隨著鐵路高速化進程的日益加快，鐵路隧道發展趨勢朝著斷面大、長度長、地質條件復雜發展。為了加快長大隧道的施工進度，長大隧道的施工一般采取“長隧短打”的方法多個工作面同時施工，在開辟新工作面的時候，不可避免的會遇到輔助坑道進正洞的挑頂施工，現就紅石巖隧道挑頂施工進行設計及研究。

紅石巖隧道;挑頂;技術研究

1　工程概況

紅石巖隧道全長14580m，由中鐵二十五局五公司承建，為云桂線第二長單洞雙線隧道。隧道最大埋深約450m，最小埋深約100m。隧道進口段位于左偏曲線上，其余位于直線上。紅石巖隧道輔助坑道方案為“3個橫洞+橫洞間平導+1個斜井”。平導設置于左線線路中線左側30m，全長9770m。1#橫洞設置于線路右側，全長1253.8m，2#橫洞設置于線路左側，全長1460m，斜井位于線路左側，斜長1571.63m。3#橫洞設置于線路左側，全長244m。紅石巖隧道地質以灰巖為主，穿越3個斷層6個破碎帶，其中洞身Ⅳ、Ⅴ級圍巖占52.6%，主要地質風險為巖溶，為鐵路總公司掛牌的Ⅰ級風險隧道。

根據指導性施工組織設計安排，紅石巖隧道采取“長隧短打”的辦法共分11個工作面施工，需要挑頂施工7次（挑頂位置示意圖見圖1）。由于隧道埋深較大且處于巖溶發育段落，挑頂段落圍巖情況不一，針對不同的圍巖級別需采用不同的施工方法進行挑頂。

2　 進洞角度及施工方案的選擇

2.1 進洞角度的選擇

在實際施工過程中，交叉口角度的選擇一般以交通運輸方便為主要考慮因素。對于進正洞后單工作面掘進的隧道，一般維持原設計進洞角度，如DK388+090及DK390+310；對于進正洞后往大、小里程同時掘進的隧道，一般進洞角度為90°，如DK378+300、DK381+700、DK383+050、DK383+285、DK384+050。

2.2 施工方案的選擇

對于圍巖較好的地段（Ⅲ級圍巖）的挑頂方案，一般采用垂直進洞挑頂法，如DK378+300、DK384+050；對于圍巖一般或較差的地段，一般采用垂直進洞挑頂法（DK381+700、DK383+050、DK383+285、DK388+090）或者平行進洞挑頂法（DK390+310）。

3　 垂直進洞挑頂法施工

3.1 總體方案

采用垂直進洞挑頂法施工，輔助坑道施工到接近正洞20m處，對輔助坑道進行加寬加高處理，施工到交界處時，對交界處進行加固處理，處理完成后沿正洞垂直方向以小導洞的形式轉入施工直到對面上、下臺階交界處，架立正洞鋼架，形成正洞施工臺階，單方向施工10m形成工作面后反方向施工，完成挑頂施工。主要工序如下：①臨近交叉口處20m施工；②交叉口處加固處理；③導洞施工；④正洞施工。挑頂示意圖見圖2。

3.2 臨近交叉口處20m施工

對于輔助坑道于正洞斜交的挑頂，首先應該調整鋼架位置，由垂直于輔助坑道中線調整為平行于正洞中線，為了保證交叉口附近的安全性，將鋼架沿輔助坑道中線間距由1m/榀調整為0.8m/榀，同時控制左側邊墻間距為50cm/榀，右側邊墻間距為110cm/榀。

為了行車安全，在臨近交叉口時將輔助坑道斷面尺寸擴大，由原來的單車道斷面5.0m*6.0m(寬*高）擴大為錯車道斷面7.5m*7m（寬*高）。

為了保證初期支護的安全，將初期支護里的鋼架由I16變為I18，變鎖腳錨桿為鎖腳錨管，并由4根增加到8根，在拱腳部分設置槽鋼組成的托梁，及時施做二次襯砌。

3.3 交叉口加固處理

交叉口處最后一榀鋼架不僅承受由正洞傳過來的荷載，同時承受橫洞本身的荷載，受力及其復雜，且該處斷面大，為了保證壓桿穩定性，對交叉口處設置加強環，加強環采用3榀I22a鋼架焊接在一起，底部設置槽鋼組成的托梁，并施做由鋼架組成的仰拱，在加強環外側設置I22a門架，門架和加強環鋼架分節焊接在一起，作為正洞型鋼鋼架的支撐平臺，門架由橫梁和立柱組成，橫梁和輔助坑道之間的間隙對稱焊接豎向I22a豎向短撐，間距50cm，安裝完成后的空隙由噴射砼充填密實，在門架外側設置8根Φ50鎖腳錨管，確保門架的穩定性。交叉口加固處理示意圖見圖3。

3.4 導洞施工

在將交叉口加固處理完成后，將輔助坑道進行反壓回填，形成一個坡道，形成正洞施工的臺階，然后進行導洞施工，導洞施工采用門架形式，門架寬度為4m，高度根據導洞施工的進度進行調整，門架施工必須在正洞初期支護的上面同時考慮預留變形量的影響，每隔0.8m施工一榀門架，直到施工到正洞臺階的對稱側；在門架的支撐下，在門架的內側安裝正洞鋼架，進行初期支護其他工序的施工。

3.5 正洞施工

導洞中正洞鋼架完成后，選擇一個方向切除門架立柱，進行正洞上臺階施工，施工10m后封閉掌子面反向施工，直至施工過交叉口影響區并及時進行落底和仰拱的施工，以便初期支護與仰拱盡早成環，確保施工安全。。

4　平行進洞挑頂法

4.1 總體方案

采用平行進洞挑頂法施工，輔助坑道施工到接近正洞20m處，對輔助坑道進行加寬加高處理，施工到交界處時，對交界處進行加固處理，處理完成后以用輔助坑道洞身相同斷面的導洞以圓曲線方式轉體進入正洞，直至導洞和正洞中線重合，然后快速對導洞進行加寬，直至與正洞斷面一致，往前繼續施工10m左右封閉掌子面，反向拆除導洞初期支護擴挖至設計斷面，直至施工過輔助坑道叉口，完成挑頂。主要工序如下：①臨近交叉口處20m施工；②交叉口處加固處理；③導洞施工；④正洞施工。

4.2 臨近交叉口處20m施工

詳見垂直進洞挑頂法3.2條。

4.3 交叉口處加固處理

詳見垂直進洞挑頂法3.3條。

4.4 導洞施工

參照輔助坑道挑頂段圍巖級別進行初期支護施工，在轉彎的過程中考慮適當的坡度，在轉體完成的同時輔助坑道頂和正洞頂高程一致，然后往前對導洞逐步進行擴挖，直至斷面尺寸和正洞一致，完成導洞施工。

4.5 正洞施工

導洞施工完成后，以正洞斷面繼續向前施工10m左右封閉掌子面，反向進行開挖施工，拆除導洞初期支護，優先拆除頂部，然后拆除兩側，每開挖形成1m作業面，及時按正洞初期支護進行施工，直至施工過交叉口影響區并及時進行落底和仰拱的施工，以便初期支護與仰拱盡早成環，確保施工安全。

5　結束語

紅石巖隧道在進行挑頂施工中，兩種挑頂方法均有采用，均順利的完成了挑頂施工。通過對兩種施工方法的對比分析，發現垂直進洞挑頂法在工期、經濟性、安全性上均優于平行進洞挑頂法。在后期工期壓力大的情況下，通過垂直進洞挑頂法增加工作面，不僅使得工期壓力得以緩解，同時也確保了施工安全，節約了工期及費用，取得了良好的施工效果。

[1]高速鐵路隧道工程施工技術指南[S].鐵建設,2010(241).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.109