長大隧道輔助橫洞與正洞交叉口段施工技術

楊維華

摘要：為解決輔助導坑方案進入正洞時交叉段的施工難點，以成昆鐵路峨米段鄧家灣隧道橫洞進入正洞交岔口的施工為例，介紹了軟弱圍巖下橫洞進入正洞的施工方案，通過采取橫洞加強環、導洞門架垂直挑頂施工的方法，在加強超前地質預報、監控量測等措施下，實現橫洞到正洞的安全轉換，預防了隧道塌方、初支變形，為今后在類似條件下軟弱圍巖地段進行橫洞到正洞的轉換施工提供了經驗。

Abstract： In order to solve the construction difficulties of the intersection when the transverse tunnel enters the main tunnel in auxiliary guide pit scheme， taking the construction of the intersection of the Dengjiawan Tunnel in the Emi section of the Chengdu-Kunming Railway as an example， the construction scheme of transverse tunnel entering main tunnel under the weak surrounding rock is introduced. By strengthening the ring of the transverse tunnel and the vertical ceiling construction of the guide frame of the guide tunnel， it realizes the safe conversion from the transverse tunnel to the main tunnel under the measures such as advance geological forecast and monitoring measurement， prevents tunnel landslide and initial support deformation and provides experience for the construction of the conversion from transverse to main tunnel in weak surrounding rock sections under similar conditions.

關鍵詞：挑頂施工;交叉口;垂直;鐵路隧道

Key words： ceiling construction;intersection;vertical;railway tunnel

中圖分類號：U455 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）06-0188-02

0 ?引言

本文以鄧家灣隧道為研究對象，借鑒以往經驗的基礎上，在軟弱圍巖下通過導洞門架垂直挑頂使正洞開挖斷面一次成型，本施工方法臨時支護數量較小，開挖能夠同時向兩端進行，可以較早進行洞內模板臺車拼裝，且不影響主控方向的正常施工，縮短了工期。

1 ?項目簡介

1.1 隧道概況 ?該鐵路隧道位于西南山區，路設計時速160km/h，隧道為雙線隧道，全長9390m。隧道設一座長1755m橫洞，橫洞洞身與鄧家灣隧道正洞向成都方向呈91°交角，橫洞設計采用雙車道無軌運輸方式。

1.2 地質及水文情況 ?該隧道橫洞與正洞交界處的巖性為旱震旦系（γ22）花崗巖，巖石為強風化，節理裂隙較發育，圍巖完整性差，掌子面局部較破碎，地下水以基巖裂隙水為主。

2 ?施工技術及工藝

2.1 施工技術總述 ?橫洞挑頂施工過程中，導洞的擴挖找頂為重難點關鍵工序，施工過程中要在導洞臨時支護施工完成并確保穩定后再進行正洞的找頂開挖，同時要做好超前支護及徑向錨桿的施做。

橫洞洞身與正洞邊墻襯砌輪廓邊界交叉口應力集中，且正洞開挖斷面較大，為確保挑頂段正洞施工安全，將橫洞最后一榀拱架作為加強拱架，成為挑頂段正洞拱架的落腳點，交叉口的正洞一側沒有邊墻，拱頂的壓力通過加強拱架傳遞到橫洞洞身。

挑頂采用過渡導坑，導坑逐步從橫洞過渡到正洞上臺階，施工時垂直正洞中線沿正洞開挖輪廓線爬坡開挖，于正洞中線處達到正洞拱頂高程，形成上臺階操作平臺，然后上臺階進行初期支護，然后分別向小里程開挖5m，再向大里程開挖5m后，再由橫洞底板處向正洞開挖，在正洞洞身范圍形成上下臺階，進入正常工序開挖施工。

2.2 總體施工順序 ?橫洞施工至正洞→加強環施工→正洞挑頂→正洞小里程方向擴挖初支（預留正洞二次襯砌臺車拼裝場地）→正洞大里程方向施工。

3 ?施工方法

3.1 開挖支護參數 ?橫洞與正洞交叉口段設計為Ⅳ級圍巖，施工采用臺階法開挖，設置工18型鋼鋼架進行支護，每榀間距1m，設置段落為正洞交叉口DK377+100兩側25m范圍。

3.2 橫洞加強拱架施做 ?受交叉口影響，正洞正對橫洞的位置初期支護較弱，需在橫洞洞口設置加強環，作為臨時門式支撐，以確保正洞初期支護拱架支立穩固。為確保交叉口的安全，該處鋼架改為1榀雙拼工18鋼架，設置在橫洞與正洞交界的HDK0+004.1處。在拱腳處設置？準42的鎖腳錨管，單根長度3.5m，每處設4根，每根與水平呈45°打設并充分注漿。加強環拱架與橫洞拱架間用？準22的縱向連接筋以環向1m的間距進行焊聯，保證剛度和強度。

在加強環拱架上緣沿橫洞中心位置對稱焊接正洞拱架支撐平臺，平臺采用16mm厚鋼板、工18工字鋼焊接成而成，正洞拱架與支撐平臺采用螺栓固定。

3.3 正洞挑頂開挖支護 ?橫洞與正洞交界處DK377+096～DK377+104范圍的正洞初支拱架左側與橫洞口加強環相連，右側按設計位置落底，其余范圍內的拱架均正常設置，正洞挑頂采取鉆爆法開挖，每循環進尺1m，及時施做初期支護或臨時支護，挑頂共分五個階段：

3.3.1 第一階段 ?在橫洞與正洞開挖輪廓相交位置處，設置1榀雙拼I18鋼架作為加強環門架，在其頂部沿中心線對稱焊接正洞漸變拱架支撐平臺，平臺采用16mm厚鋼板和I18工字鋼焊接，橫洞加強環處拱架結構。漸變拱架與支撐平臺采用螺栓連接。

橫洞拱架的鎖腳錨桿采用？準42×3.5mm無縫鋼管，長度3.5m。每處鎖腳位置設4根鎖腳錨管，與水平線呈45°布置，并充分注漿。

橫洞交叉口加強環施工完成后，垂直于正洞軸線方向進行挑頂施工。采用小導洞沿正洞開挖輪廓線小坡度爬行開挖，形成上臺階操作平臺，然后進行正洞上臺階范圍初期支護。導洞采用寬4m，高約5m的矩形棚洞，沿正洞輪廓線逐步抬高至拱頂，抬高角度約40°，逐步抬高形成臺階，挑頂開挖正洞上臺階部分。開挖范圍為DK377+100向進出口方向各開挖2m的寬度，施工過程中對導洞進行臨時初期支護。

3.3.2 第二階段 ?正洞上臺階開挖完后，及時對上臺階進行支護，確保橫洞與正洞交界處漸變拱架與加強環連接穩固。同時正洞拱架與導洞鋼架橫梁焊接連接，使橫梁作為正洞上臺階拱架的縱向連接筋，將拱架形成一個整體加勁圈，具體如圖1所示。

導洞范圍內的正洞上臺階鋼架支護完成，鎖腳錨桿施做完成后，從導洞前端開始，依次拆除導洞臨時鋼架的豎撐，以便后續正洞上臺階向兩側擴挖。

臨時豎撐拆除時須自上而下進行。拆除時注意控制一次拆除范圍，每次拆除范圍不超過2m，且導洞兩側豎撐不得同時拆除，需依次拆除。待導洞臨時豎撐拆除完畢后，開挖正洞上臺階部分，先開挖小里程方向，再開挖大里程方向，開挖時嚴禁兩端同時掘進施工。

3.3.3 第三階段 ?正洞上臺階兩側10m范圍內的開挖支護完成后封閉掌子面，開始進行正洞兩側5m范圍的下臺階擴挖及支護，該段支護采用漸變鋼架支護，下臺階支護完成后如圖2所示。

3.3.4 第四階段 ?正洞交叉口5m范圍內洞身支護完成后，挑頂施工結束，形成正常作業面，向兩側依次掘進。

3.3.5 第五階段 ?隨著正洞向大、小里程的掘進施工，仰拱及填充利用輕便模板及時跟進，施工時正洞范圍第一板仰拱施工位于交叉口中心兩側各6m的范圍。之后先向小里程方向掘進，待距離滿足各類臺架、二襯臺車拼裝時，暫停小里程施工，轉向大里程側掘進。當大里程側掌子面距交叉口約100m時，將防水板臺架、二襯臺車等部件拉至正洞小里程側進行洞內拼裝。

4 ?監控量測措施

在橫洞轉入正洞期間繼續開展監控量測，作為工序管理，通過量測數據判別圍巖穩定性，以保證交叉口段在施工期間的安全。在橫洞加強環鋼架處和其大里程側后2榀鋼處各設置一環量測測點，每環邊墻處設一條測線，拱頂設一個測點。在導洞及挑頂成型后的正洞位置，對每一臺階設置一條測線，拱頂設置一個測點，用以檢測圍巖收斂和拱頂下沉情況。

5 ?超前地質預報措施

挑頂施工期間，加強超前地質預報探測，以地質調查法為基礎，以鉆探為主、物探為輔進行綜合地質預報。在交接里程HDK0+004.1處分別向正洞大小里程方向、正洞拱頂方向、正洞洞身正對方向設置4個取芯孔，長度按穿過正洞洞身范圍5m控制，鉆孔采用回轉取芯鉆，鉆孔并取芯，提高預報準確率。進一步探測挑頂范圍圍巖情況及地下水賦存情況。在橫洞與正洞交界面處分別面向大小里程各呈45度施做地質雷達，對交叉口范圍及正洞大小里程一定范圍的圍巖進行探測。在挑頂施工完成后，當正洞大、小里程兩處掌子面間距離達到60m，滿足TSP探測作業時，分別對正洞大、小里程進行探測。

6 ?結論

隧道由橫洞進入正洞過程中，由于挑頂開挖斷面大，工序轉換多，安全風險高。在隧道斷面轉換施工時采取小斷面導洞過渡的方法，而且能夠快速形成進、出口方向上臺階正常的施工。通過加強圍巖量測，交叉口段的沉降量得到了較好的控制，保證了施工安全。施工過程中嚴格按照“短進尺、強支護、早封閉、勤量測、早成環、仰拱緊跟”的原則，合理選擇支護參數，以確保優質高效的完成挑頂。

參考文獻：

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