特长隧道横通道进正洞挑顶施工方案

摘要

本文以在建高铁特长隧道为例，叙述隧道平导经横通道进入正洞挑顶施工工序。壁板坡隧道横通道高7.15m，宽9m，断面面积为56m2，正洞单线面积为108m2。挑顶施工坚持“超前支护、分部开挖、及时施作锚喷衬砌、加强超前地质预报及围岩量测”的施工方案。

关键词 平导；横通道；挑顶

引言

截止2010年，我国已建成铁路特长隧道（10km以上）66座，总长度达957km。为了保证施工和运营的安全，特长隧道在设计时设置平行导洞，一是探查前方的围岩状况，二是便于施工组织和保证施工进度，三是用于隧道防灾救援。

1工程概况

壁板坡隧道全长14756m，为I级风险隧道之一。该隧道为特长隧道，全长14756m，进口位于贵州盘县境内，出口位于云南省境内。进口合修、出口分修，合修段长度1363m，分修段长度13393m。辅助坑导为贯通平导，长度14717m，平导进出口均设在左线左侧。线路纵坡设计为“人”字坡，最大坡度25‰，最大埋深为735米，隧道洞身穿过地层岩性以砂泥岩、灰岩、白云岩、玄武岩、泥质白云岩和碎屑岩为主。

壁板坡隧道横通道进入正洞段，在平导段为Ⅲ级围岩，该段上覆泥岩、砂岩夹泥灰岩，弱风化，下层为灰岩夹泥灰岩，弱风化，由于受断层影响，岩层产状凌乱，较破碎。该段地下水不丰富，正常为位930m3/d，最大为1880m3/d。

2施工方案

2.1横通道与正洞交叉口平面位置选择原则

选择原则：

①.以设计横通道位置为主，综合考虑该段围岩完整程度，使交叉口处正洞二衬尽量处于一环二衬范围内，以便横通道进正洞具备条件后在交叉口位置大小里程各浇筑一环二衬，确保施工安全。

②.有利于工程后期封闭交叉口处于二衬混凝土内。

③.便于接触网槽道安装及施工缝设置。

2.2横通道施工方案

横通道施工时，按照横通道预设位置及坡度进行开挖支护，在交叉口处进行锁口支护，横通道施工至左线正洞中线时，调头向大里程方向并按横通道上台阶向上挑顶扩大拱顶及边墙断面至正洞拱部120°范围后进行正洞开挖支护。详见下图（横通道挑顶平面图，横通道纵断面图）

2.2.1横通道洞身施工

横通道采用双错车道Ⅲ级锚喷衬砌断面，全断面开挖，施工时将根据地质情况，及时调整支护参数，确保施工安全。

2.2.2锁口段施工方法

横通道为Ⅲ级围岩，采用锚喷衬砌，为确保施工安全，横通道与正洞、平导交叉口处开挖后采用型钢钢架进行锁口支护；

横通道施工至正洞左侧开挖轮廓线后（断面尺寸不变），沿左中线法线方向掘进至左线正洞中线右侧2.85m处（该位置距左线正洞右边墙约2.15m）停， 正洞交叉口段锁口处支护完成后，准备正洞挑顶施工。

横通道内与正洞左侧边墙交叉处3m范围采用7榀工18型钢钢架进行锁口支护（靠交叉口第一排钢架并排设两榀），并在正洞二衬轮廓线外（边墙处）设置2榀并排工22型钢门形框架以便在正洞安装上台阶钢架时放置在门形钢架横梁上。（见横通道与平导交叉口处正洞锁口门形框架剖面图）

横通内与平导交叉口处2m范围采用4榀工18型钢钢架进行锁口支护（靠交叉口第一排钢架并排设两榀）。

平导与横道交叉口处2m范围大小里程按平导断面各采用3榀工16型钢钢架进行锁口支护。

2.2.3 横通道进入正洞挑顶

横通道挑顶施工要根据施工设计图纸支护参数按照台阶法施工正洞单线的左线施工，主要包括超前地质预报、超前支护、开挖、初期支护、二次衬砌、监控量测、综合接地、防排水、附属工程施工等施工工序。横通道内施工作业包含横通道与正洞交叉口锁口型钢钢架支护、爬坡挑顶开挖支护施工、断面扩大修整、以及进入正洞后所增加工作面的施工，防排水、通风及电力运输等。正洞交叉口段锁口处支护完成后进行正洞挑顶施工。（见横通道挑顶纵断面图）

①.按横通道上台阶高度4m向小里程正洞方向挑顶，拱顶高差4.2m，开挖宽度由横通道断面宽度8m扩大至正洞上台阶宽度9.8m，即扩大至正洞拱部120°范围，并继续将上台阶开挖支护5m后停，上台阶120°挑顶扩大断面在10m内完成。

②.横通道阶跟进扩挖至正洞拱部180°范围，阶扩挖宽度达到正洞最大值11.9m，扩挖宽度同样在10m范围内完成，此时上阶通过挑顶断面扩挖修整形成正洞上阶，上阶形成后向前继续施工15m作为反挑预留空间。

③.反向施工挑顶段正洞上阶10m并继续向大里程方向开挖支护上阶15m，最后再挖挑顶断面下台阶边墙及仰拱封闭成环，此时交叉口挑顶扩挖段20m及向大小里程各15m的正洞工作面全部形成。

④.扩挖至正洞轮廓线后应根据正洞施工设计图支护参数，开挖工法进行正洞开挖支护。

2.2.4正洞单线左线施工

正洞左线施工时采用三台阶法施工，及时施工该段仰拱及填充，为二衬台车安装提供空间。

3超前地质预报

施工前，对横通道进行超前地质预报。采用C6地质钻机进行超前水平钻探，根据钻探资料分析该段地质情况，掌握岩性变化、是否有断层破碎带、岩溶发育及含水情况、岩石力学参数等，并根据结论确定掘进方案。施工中采用加深炮孔再次验证围岩情况，当围岩地质情况不良或钻孔发现异常时炮孔数及位置应根据需要加深加密再次验证地质情况。

4监控量测及施工测量

4.1监控量测

监控量测要求如下：

①.在锁口横通道型钢支护段2m范围内布设两组监控量测点，观测频率2次/d。

②.在锁口爬坡挑顶扩挖至正洞上台阶成型段按照V级围岩每5m，Ⅳ级围岩每10m布设量测点，观测频率每循环一次。

③.反挑段施工时在完成上台阶开挖支护后及时布设监控量测点，观测频率2次/d。

④.横通道施工完成后需连续观测3个月，根据数据变化情况调整开挖及支护参数。

量测数据采集后需及时分析，并下发书面交底至施工现场，把围岩量测结果与隧道开挖、支护参数相结合，同时提供二衬施作时机。

4.2横通道测量

4.2.1正洞爬坡挑顶段测量

爬坡挑顶段拱部弧形曲率较大，每个炮眼的钻孔角度直接影响到挑顶效果、挑顶进度及爆破外观质量，需对每个炮眼的实际位置进行测量，计算炮眼深度和外插角，尽量控制超挖，保证轮廓线圆顺，测量放线时必须根据尺寸现场控制。对于平面位置及高程未符合设计尺寸的必须进行处理，超挖部分必须采用同等级混凝土回填，欠挖部分人工修整，保证喷射混凝土厚度，在支护完成后，需对断面进行复核。

4.2.2正洞段测量

正洞根据预留变形量画出开挖轮廓线，采用五寸台方法（拱顶25cm一水平台阶）描画开挖轮廓线。若遇围岩不好，需架设型钢支护时拱部采用3点定位（拱顶1个，拱腰2个）。测量时需在已初喷好的喷砼面上对称打点，便于在测量完成后用卷尺进行复核。

5结论

横通道挑顶涉及到平导、横通道及正洞3个构造物，挑顶处围岩受力复杂，因此制定挑顶施工方案时，一定要以“稳”为主，超前支护、初期支护宁强勿弱，开挖尽量采用弱爆破、短进尺。通过隧道挑顶施工实践，对于隧道挑顶施工应采取“超前支护、分部开挖、小断面开挖、及时施作锚喷衬砌、加强超前地质预报及围岩量测”的原则，特别是采用横通道断面进入正洞拱部，再反向施工正洞，工序简单，方便施工。本文总结的挑顶方法在围岩整体性较好，弱富水段比较适用，针对特殊地段应根据具体情况进行分析对待，本文对推动我国长大铁路隧道施工技术的发展具有一定意义。