《长大隧道辅助横洞与正洞交叉口段施工技术》-工学论文，工程论文-论文范文参考-科学狗论文网

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长大隧道辅助横洞与正洞交叉口段施工技术

范文

杨维华

摘要：为解决辅助导坑方案进入正洞时交叉段的施工难点，以成昆铁路峨米段邓家湾隧道横洞进入正洞交岔口的施工为例，介绍了软弱围岩下横洞进入正洞的施工方案，通过采取横洞加强环、导洞门架垂直挑顶施工的方法，在加强超前地质预报、监控量测等措施下，实现横洞到正洞的安全转换，预防了隧道塌方、初支变形，为今后在类似条件下软弱围岩地段进行横洞到正洞的转换施工提供了经验。

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.

关键词：挑顶施工;交叉口;垂直;铁路隧道

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

中图分类号：U455 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2020）06-0188-02

0 ?引言

本文以邓家湾隧道为研究对象，借鉴以往经验的基础上，在软弱围岩下通过导洞门架垂直挑顶使正洞开挖断面一次成型，本施工方法临时支护数量较小，开挖能够同时向两端进行，可以较早进行洞内模板台车拼装，且不影响主控方向的正常施工，缩短了工期。

1 ?项目简介

1.1 隧道概况 ?该铁路隧道位于西南山区，路设计时速160km/h，隧道为双线隧道，全长9390m。隧道设一座长1755m横洞，横洞洞身与邓家湾隧道正洞向成都方向呈91°交角，横洞设计采用双车道无轨运输方式。

1.2 地质及水文情况 ?该隧道横洞与正洞交界处的岩性为旱震旦系（γ22）花岗岩，岩石为强风化，节理裂隙较发育，围岩完整性差，掌子面局部较破碎，地下水以基岩裂隙水为主。

2 ?施工技术及工艺

2.1 施工技术总述 ?横洞挑顶施工过程中，导洞的扩挖找顶为重难点关键工序，施工过程中要在导洞临时支护施工完成并确保稳定后再进行正洞的找顶开挖，同时要做好超前支护及径向锚杆的施做。

横洞洞身与正洞边墙衬砌轮廓边界交叉口应力集中，且正洞开挖断面较大，为确保挑顶段正洞施工安全，将横洞最后一榀拱架作为加强拱架，成为挑顶段正洞拱架的落脚点，交叉口的正洞一侧没有边墙，拱顶的压力通过加强拱架传递到横洞洞身。

挑顶采用过渡导坑，导坑逐步从横洞过渡到正洞上台阶，施工时垂直正洞中线沿正洞开挖轮廓线爬坡开挖，于正洞中线处达到正洞拱顶高程，形成上台阶操作平台，然后上台阶进行初期支护，然后分别向小里程开挖5m，再向大里程开挖5m后，再由横洞底板处向正洞开挖，在正洞洞身范围形成上下台阶，进入正常工序开挖施工。

2.2 总体施工顺序 ?横洞施工至正洞→加强环施工→正洞挑顶→正洞小里程方向扩挖初支（预留正洞二次衬砌台车拼装场地）→正洞大里程方向施工。

3 ?施工方法

3.1 開挖支护参数 ?横洞与正洞交叉口段设计为Ⅳ级围岩，施工采用台阶法开挖，设置工18型钢钢架进行支护，每榀间距1m，设置段落为正洞交叉口DK377+100两侧25m范围。

3.2 横洞加强拱架施做 ?受交叉口影响，正洞正对横洞的位置初期支护较弱，需在横洞洞口设置加强环，作为临时门式支撑，以确保正洞初期支护拱架支立稳固。为确保交叉口的安全，该处钢架改为1榀双拼工18钢架，设置在横洞与正洞交界的HDK0+004.1处。在拱脚处设置？准42的锁脚锚管，单根长度3.5m，每处设4根，每根与水平呈45°打设并充分注浆。加强环拱架与横洞拱架间用？准22的纵向连接筋以环向1m的间距进行焊联，保证刚度和强度。

在加强环拱架上缘沿横洞中心位置对称焊接正洞拱架支撑平台，平台采用16mm厚钢板、工18工字钢焊接成而成，正洞拱架与支撑平台采用螺栓固定。

3.3 正洞挑顶开挖支护 ?横洞与正洞交界处DK377+096～DK377+104范围的正洞初支拱架左侧与横洞口加强环相连，右侧按设计位置落底，其余范围内的拱架均正常设置，正洞挑顶采取钻爆法开挖，每循环进尺1m，及时施做初期支护或临时支护，挑顶共分五个阶段：

3.3.1 第一阶段 ?在横洞与正洞開挖轮廓相交位置处，设置1榀双拼I18钢架作为加强环门架，在其顶部沿中心线对称焊接正洞渐变拱架支撑平台，平台采用16mm厚钢板和I18工字钢焊接，横洞加强环处拱架结构。渐变拱架与支撑平台采用螺栓连接。

横洞拱架的锁脚锚杆采用？准42×3.5mm无缝钢管，长度3.5m。每处锁脚位置设4根锁脚锚管，与水平线呈45°布置，并充分注浆。

横洞交叉口加强环施工完成后，垂直于正洞轴线方向进行挑顶施工。采用小导洞沿正洞开挖轮廓线小坡度爬行开挖，形成上台阶操作平台，然后进行正洞上台阶范围初期支护。导洞采用宽4m，高约5m的矩形棚洞，沿正洞轮廓线逐步抬高至拱顶，抬高角度约40°，逐步抬高形成台阶，挑顶开挖正洞上台阶部分。开挖范围为DK377+100向进出口方向各开挖2m的宽度，施工过程中对导洞进行临时初期支护。

3.3.2 第二阶段 ?正洞上台阶开挖完后，及时对上台阶进行支护，确保横洞与正洞交界处渐变拱架与加强环连接稳固。同时正洞拱架与导洞钢架横梁焊接连接，使横梁作为正洞上台阶拱架的纵向连接筋，将拱架形成一个整体加劲圈，具体如图1所示。

导洞范围内的正洞上台阶钢架支护完成，锁脚锚杆施做完成后，从导洞前端开始，依次拆除导洞临时钢架的竖撑，以便后续正洞上台阶向两侧扩挖。

临时竖撑拆除时须自上而下进行。拆除时注意控制一次拆除范围，每次拆除范围不超过2m，且导洞两侧竖撑不得同时拆除，需依次拆除。待导洞临时竖撑拆除完毕后，开挖正洞上台阶部分，先开挖小里程方向，再开挖大里程方向，开挖时严禁两端同时掘进施工。

3.3.3 第三阶段 ?正洞上台阶两侧10m范围内的开挖支护完成后封闭掌子面，开始进行正洞两侧5m范围的下台阶扩挖及支护，该段支护采用渐变钢架支护，下台阶支护完成后如图2所示。

3.3.4 第四阶段 ?正洞交叉口5m范围内洞身支护完成后，挑顶施工结束，形成正常作业面，向两侧依次掘进。

3.3.5 第五阶段 ?随着正洞向大、小里程的掘进施工，仰拱及填充利用轻便模板及时跟进，施工时正洞范围第一板仰拱施工位于交叉口中心两侧各6m的范围。之后先向小里程方向掘进，待距离满足各类台架、二衬台车拼装时，暂停小里程施工，转向大里程侧掘进。当大里程侧掌子面距交叉口约100m时，将防水板台架、二衬台车等部件拉至正洞小里程侧进行洞内拼装。

4 ?监控量测措施

在横洞转入正洞期间继续开展监控量测，作为工序管理，通过量测数据判别围岩稳定性，以保证交叉口段在施工期间的安全。在横洞加强环钢架处和其大里程侧后2榀钢处各设置一环量测测点，每环边墙处设一条测线，拱顶设一个测点。在导洞及挑顶成型后的正洞位置，对每一台阶设置一条测线，拱顶设置一个测点，用以检测围岩收敛和拱顶下沉情况。

5 ?超前地质预报措施

挑顶施工期间，加强超前地质预报探测，以地质调查法为基础，以钻探为主、物探为辅进行综合地质预报。在交接里程HDK0+004.1处分别向正洞大小里程方向、正洞拱顶方向、正洞洞身正对方向设置4个取芯孔，长度按穿过正洞洞身范围5m控制，钻孔采用回转取芯钻，钻孔并取芯，提高预报准确率。进一步探测挑顶范围围岩情况及地下水赋存情况。在横洞与正洞交界面处分别面向大小里程各呈45度施做地质雷达，对交叉口范围及正洞大小里程一定范围的围岩进行探测。在挑顶施工完成后，当正洞大、小里程两处掌子面间距离达到60m，满足TSP探测作业时，分别对正洞大、小里程进行探测。

6 ?结论

隧道由横洞进入正洞过程中，由于挑顶开挖断面大，工序转换多，安全风险高。在隧道断面转换施工时采取小断面导洞过渡的方法，而且能够快速形成进、出口方向上台阶正常的施工。通过加强围岩量测，交叉口段的沉降量得到了较好的控制，保证了施工安全。施工过程中严格按照“短进尺、强支护、早封闭、勤量测、早成环、仰拱紧跟”的原则，合理选择支护参数，以确保优质高效的完成挑顶。

参考文献：

[1]李宏晋.无门架导洞法隧道挑顶施工技术研究[J].铁道建筑技术，2018（2）：82-85.

[2]张海强.软弱围岩隧道斜井进入正洞喇叭口段施工方法[J]. 科学技术创新，2016（9）：259.

[3]时海铭.黄土隧道施工横导洞进入正洞施工方法的选取[J].价值工程，2019，38（09）：124-126.

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