特長大跨公路隧道輔助通道小導洞進洞施工技術

摘要：文章結合貴州重遵擴容項目桐梓隧道4#斜井進正洞小導洞進洞擴挖及反向擴挖施工實例，介紹了隧道斜井托梁門架配合鎖腳錨桿、超前小導管加強支護正洞型鋼拱架進正洞的施工技術，為同類大斷面隧道斜井小導洞進洞施工提供參考依據。

關鍵詞：大跨隧道；斜井進正洞；雙拼門架；小導洞

中圖分類號：U455.4

0 引言

國家中長期發展規劃高度重視交通基礎設施建設，重大基礎設施建設的重心逐步向地形、地質極端復雜的地區推進，萬米級雙向六車道大斷面高速公路隧道工程正在投入或即將投入生產。斜井作為長大隧道的輔助施工通道，是加快施工進度的主要方式之一。斜井與主洞交叉口處的斷面大，結構受力復雜，是隧道施工安全、質量的重點控制段［1］。本文依托項目桐梓隧道4#斜井與主洞交叉口段施工采用小導洞進主洞方案，通過設立門架、增加鎖腳，加強超前支護，加強監控量測等手段，安全高質完成了斜井交叉口施工，為今后特長大跨隧道斜井交叉口的施工提供參考。

1 工程概況

重遵擴容項目桐梓隧道位于貴州遵義桐梓縣境內，設計為左、右線分離式雙向六車道隧道。主洞建筑限界凈寬14.75 m，凈高5 m，最大斷面面積達213 m2。桐梓隧道全長10 497 m，最大埋深639.61 m，隧道是全線控制性工程。

桐梓隧道（出口端）全長4 494 m，里程為ZK40+511～ZK45+005。隧道地質以灰巖、泥巖為主。作為設計確定的Ⅳ級極高風險隧道，全隧要穿越3條斷層破碎帶，存在煤層采空區、高瓦斯、高地應力、巖溶、突泥涌水等復雜地質。合同工期僅為41個月，為緩解工期壓力，在原設計3#斜井與主洞出口端之間新增4#斜井一座，作為施工輔助通道，見圖1。在緩解主洞施工工期壓力的同時，提高隧道瓦斯段施工安全性。斜井長度為410 m，與主洞右洞相交于YK42+810，井底加強段與正洞交角為60°，最大坡度為10%，加強段坡度為2%。如何確保4#斜井快速、安全進入正洞，達到輔助正洞施工是實現工期目標的關鍵。

2 總體施工方案

4#斜井與正洞交叉口段設計為Ⅲ級圍巖，通過對同類大斷面隧道的施工方案的分析優化，結合開挖揭露圍巖地質狀況，采用小導洞法進入主洞，進行擴挖形成正洞上臺階斷面，然后反向拆除小導洞門架，并施作正洞初期支護，形成隧道正式斷面的施工方案。

新增4#斜井與主洞交叉口施工工藝流程如圖2所示。

2.1 新增4#斜井底端鋼架轉向施工

根據新增斜井與正洞的相交角度為60°，新增斜井底端加強段襯砌鋼架為Ⅰ14鋼架，縱向間距1.2 m，屬Ⅲ級圍巖。新增斜井加強段開挖寬度11.16 m，斜井與正洞交叉口段寬度為12.89 m。斜井底端鋼架轉向需調整型鋼鋼架間距，斜井洞右側鋼架間距按1.2 m/榀設置，斜井洞左側鋼架間距按1.8 m/榀設置。經過10榀鋼架的調節，逐步將斜井鋼架由垂直斜井中心線方向轉向平行于正洞中心線方向，如圖3所示。

其中1～9榀鋼架為變斷面異形鋼架，鋼架寬度、高度逐步變化。第10榀、11榀鋼架并列焊接，在其外制作Ⅰ22 b型鋼制作門架并與鋼架焊接牢固。

2.2 門架施工

門架作為正洞鋼架的受力支撐平臺，由雙拼Ⅰ22 b型鋼架組合焊接加工而成。當斜井施工至底端第10榀前，先擴挖安裝雙拼Ⅰ22型鋼拱架，拱架安裝完成后施作斜井底端第10榀拱架，并與雙拼拱架焊接牢固，在拱架中部各設置一對鎖腳錨桿焊接固定，斜井拱架與雙拼型鋼拱架在頂部采用Ⅰ22型鋼焊接，門架如圖4所示。

2.3 新增4#斜井正洞內轉向施工

新增斜井斷面轉向初支采用Ⅰ14型鋼架，以斜井全斷面掘進轉向。轉向段外側長度為19 m，轉向內側長度為7 m，按10榀鋼架完成轉向，外側鋼架間距為10 m×1.9 m，內側鋼架間距為10 m×0.7 m，轉向階段拱頂標高逐步抬高與正洞洞頂標高一致。如圖5所示。

2.4 新增4#斜井正洞內喇叭口擴挖施工

喇叭口擴挖采用6榀Ⅰ14型鋼初支鋼架完成，喇叭口擴挖長度為5 m，共6榀型鋼鋼架，間距為1.0 m，第6榀鋼架擴挖至正洞上臺階正常斷面，擴挖段采用弱爆破，短進尺，及時支護，確保施工安全。

2.5 正洞上臺階開挖

形成正洞上臺階后，在有條件的情況下，繼續施工約20 m后停止施工，噴混凝土封閉掌子面。

2.6 正洞交叉口段初支拆換施工

正洞交叉口段的初支拆換施工是新增4#斜井與主洞交叉口施工的重點。拆換段有喇叭口段、斜井斷面正洞內轉向段，總體長度約為30 m。拆換段范圍如圖6所示。

2.6.1 超前小導管施工

小導洞拱架反向拆除前，沿主洞設計開挖輪廓線外按照縱向240 cm×環向40 cm間距施作長4 m的42 mm×4 mm超前小導管，嚴格注漿工藝，超前小導管尾端與鋼架焊接牢固，如圖7所示。

2.6.2 正洞初支拆換施工

拆換型鋼鋼架應采用“弱爆破，短進尺，快封閉、勤量測”的原則。每次拆換1榀鋼架，采用弱爆破結合破碎錘、人工風鎬拆換。嚴禁強爆破，多榀鋼架同時拆換，確保交叉口段施工安全［2］。

正洞反向拆換至轉向異形段時，先進行正洞Ⅰ14拱架測量放樣，于小導洞拱架與正洞拱架相交處右側，在小導洞Ⅰ14拱架上打設長3 m的20 mm藥卷鎖腳錨桿后，再對鎖腳錨桿下方的Ⅰ14拱架進行切除，及時進行主洞Ⅰ14拱架安裝等初支作業，鑿除拆換過程對拆換前的鋼架和正洞拆換后的鋼架一同監測，預警交叉口段拱頂大面積坍塌，確保鑿除拆換過程中施工質量、安全，見圖8。

2.6.3 正洞型鋼與斜井門框連接

雙拼門架范圍內，正洞Ⅰ14型鋼與門架的連接采用鋼板加螺栓連接，末端設置型鋼小牛腿抵擋，加強鋼架與門架的連接。在門架上方增設2對長3 m的20 mm藥卷鎖腳錨桿，并在異形鋼架與主洞Ⅰ14型鋼鏈接處兩側設置2對長3 m的20 mm藥卷鎖腳錨桿，確保拱架受力完整。

2.7 施工監控量測

施工中加強正洞與交叉口處監控量測，涉及斷面變化處及交叉口位置均布置監控量測點，并在每次開挖后及時埋設觀測點并讀數，初始讀數控制在開挖后12 h內讀取。通過監控數據得出結論：新增4#斜井與主洞交叉口處監控量測數據滿足規范設計要求，初期支護未發現開裂，拱頂沉降及周邊收斂單次變化量、累計變化量及其變化速率均在控制值范圍內，未超過預警值。如圖9～11所示。

3 施工注意事項

（1）門架開挖時嚴格控制頂部鉆眼角度及長度，確保開挖效果和圍巖的穩定［3］。

（2）門架作為正洞右側鋼架腳的支撐平臺，承受圍巖及鋼架的壓力，鎖腳錨桿、初支工藝嚴格按要求施作。

（3）正洞右側型鋼鋼架范圍內的開挖，鉆眼較為困難，應分多次開挖，逐步修整到位，切忌打長眼，多裝藥，破壞圍巖的穩定，造成超挖，嚴重時導致頂部坍塌。

（4）開挖后應立即進行初噴作業，確保噴射混凝土厚度4 cm，及時封閉圍巖，確保安全。

（5）門架腳應置于堅硬基巖上，過程中確保型鋼腳盡早落底，起到支撐和承載壓力的作用。

（6）鋼架逐榀拆換，拆除采用弱爆破輔助風鎬進行，拆除順序一般從喇叭口擴挖段往小斷面轉向段逐榀拆換，拆除一榀，支護一榀，確保拆換安全。

（7）鑿除小導洞初期支護鋼架后需立即施作正洞初期支護，待噴射混凝土強度達到設計強度后方可進行下一循環開挖。

（8）正洞鋼拱架在三角區域范圍內應適當加大預留沉降量，宜控制在10～15 cm。

（9）施工過程中，應及時布設監控量測點，對重點區域進行監控測量，隨時掌握圍巖及初支變形情況。

（10）桐梓隧道屬高瓦斯隧道，桐梓隧道4#斜井與主洞交叉口施工應加強通風，施工通風可將風筒接至交叉口斜井門架處，隨小斷面施工轉向而逐步緊跟，同時還應配置多臺局扇，對通風盲點、背風處等架設局扇加強通風，確保無死角，預防瓦斯集聚。

（11）隧道施工過程中保證連續不間斷通風，且風量、風壓滿足規范和方案設計要求，不得隨意停風。

4 結語

斜井作為長大隧道輔助施工通道是加快施工進度的主要方式之一，而斜井與主洞交叉口處斷面大、結構受力復雜，本文詳細介紹了桐梓隧道4#斜井與正洞交叉段采用雙拼門架、增加鎖腳，加強超前支護，加強監控量測等手段，安全高質完成了斜井交叉口施工，實現輔助正洞施工的要求，可為今后特長大跨隧道斜井交叉口施工提供參考。

參考文獻

［1］JTGF60-2009，公路隧道施工技術規范［S］.

［2］李海軍.門架導洞在斜井進主洞施工中的應用［J］.黑龍江科技信息，2017（3）：238-239.

［3］鄧啟華.富水隧道Ⅴ級圍巖雙車道斜井進正洞挑頂施工技術［J］.鐵道建筑科技，2014（3）：95-98.

收稿日期：2024-03-21

作者簡介：劉旭林（1972—），工程師，主要從事項目建設、施工管理工作。