隧道横洞转正洞施工工艺

【摘 要】中交一航局承建的京沈京冀铁路客运专线6标段东伍岭隧道全长11033m，属于特长隧道。隧道进口处山体陡峭，近似垂直，受地理位置限制而无法直接进洞施工。故设计在距离进口大里程220m处设置施工横洞，横洞施工完毕后再转正洞施工。横洞转正洞施工工艺复杂，技术难度高，本文从横洞交叉段施工、棚洞开挖、正洞初期支护施工以及施工注意事项等方面详细总结了施工工艺。

【关键词】京沈客专 隧道 横洞 正洞 交叉段

一、工程概况

东伍岭隧道位于承德市双滦区陈栅子乡境内，隧道起讫里程为DIK163+380～DK174+413，全长11033m。1#横洞与隧道正洞交于DIK163+600处。与线路平面交角为137°；横洞洞口处井底标高465.05，DK163+600处隧道正线轨面高程为470.7422。横洞采用无轨运输双车道断面，横洞平距167m，横洞内坡段最大坡度为-6.0%。

1#横洞与正洞交叉口处围岩为Ⅲ级围岩，岩层为W2Ⅴ流纹质熔结凝灰岩，其中1#横洞节理裂隙发育，呈碎石状镶嵌结构，地下水类型为基岩裂隙水，正常涌水量60m?/d，最大涌水量160m?/d，采用台阶法施工，超前小导管支护，钢拱架间距1.2m，衬砌为双车道Ⅳ级围岩模筑衬砌；正洞DK163+570～DK163+630段节理裂隙发育，呈块石状镶嵌结构，地下水类型为基岩裂隙水及构造带水，正常涌水量554m?/d，最大涌水量1150m?/d，采用三台阶法施工，超前小导管支护，钢拱架间距1.0m，衬砌为Ⅳa-2型（保温中心水沟）复合衬砌。

二、工程特点

1、工作面狭小，施工困难。

2、开挖洞室不规则，施工难度大。

3、结构衔接处受力复杂，施工要求高。

三、施工工艺

1、施工准备

⑴由项目部测量队加密导线点，测量队配合放出洞内的导线点并进行复测，无误后进行交底，以此导线点控制主洞断面及中线。

⑵在辅助坑道贯通前，正洞开挖台车的主体结构要加工完毕。主洞开挖台车采用变截面活动台车，可以加宽。主体框架在洞外加工场加工完后在洞内拼装。

2、横洞交叉段施工

⑴交汇段起始里程确定

由于1#横洞与正洞为斜交，为保证安全坡度开挖，开挖起始位置应设置在1#横洞靠正洞大里程一侧拱墙处，由此可以得出横洞挑顶过度起始位置为1横0+19.139，具置如图1：

图1 交汇段里程关系图

根据横洞与正洞之间的高差，确定横洞交汇段起始里程为1横0+7.331～1横0+19.139，中心里程长度为11.807m。

⑵高程确定

正洞轨面高程为470.7422，隧道内净高为908cm，Ⅳa-2型（保温中心水沟）复合衬砌二衬厚度为45cm，初支为25cm，预留变形量为15cm，棚洞初支厚度27cm，故正洞开挖顶面高程为480.9422。

⑶交汇段钢拱架设置

根据1#横洞双车道Ⅳ级围岩模筑衬砌钢拱架间距要求，每榀钢拱架间距为120cm，故在交汇段设置钢拱架13榀，外侧间距为120cm，内侧间距为46cm，具体布置如下图2：

图2 交汇段钢拱架纵断面图

1#横洞与正洞交接处设置0.6m加强环，加强环中设置3榀I25a辅助坑道型钢钢架，外侧增设I25a门型钢架，门型钢架分节与辅助坑道钢架焊接在一起。由于加强环跨度较大，故在加强环一侧设置三道立柱，保证净宽大于设计8.06m，相邻钢架采用Φ22纵向钢筋连接，间距1m。横向棚架结构见图3。

图3 横向棚架结构示意图

I25a门型钢架由横梁和立柱组成，横梁长度为14.076m，横梁与辅助坑道I25a钢架之间的空隙，从两侧对称焊接竖向I25a型钢立柱短撑，间距50cm，钢架安装后该空隙采用喷射混凝土回填密实。在横梁上按正洞初支的间距纵向设置I20a钢柱头，设置21根。由于门架断面大于横洞开挖断面，故门架在棚洞施工完成后，初支施工前，根据需要逐段增加。门型钢架每侧增设6根Φ50锁脚锚杆和系统锚杆。 交叉段门架底脚处设I25a横梁，提高门架整体刚度。

3、棚洞开挖

棚洞钢架采用I20型钢，沿正洞横向间距60cm，共设置21道，底部设置横向支撑，使棚洞钢架形成临时封闭环，并设置8根Φ50锁脚锚杆，支护参数：Φ8钢架网。网格间距20×20cm，Φ22系统锚杆，长度3.0m，间距1.0×1.0梅花型布置，棚洞顶部拱架喷射25cm厚C25混凝土，棚洞两侧拱架采用锁脚锚管和系统锚杆固定。

4、正洞初期支护施工

⑴棚洞及门架施做完毕后在其钢架内侧施做正洞初期支护施工。

⑵棚洞内的套拱和正洞初期支护钢架一侧落脚于辅助坑道加强环处门架横梁上，另一侧落脚于正洞上台阶纵向放置的【32a槽钢上，每榀设2根长4m的Φ50锁脚锚管。

⑶正洞初支钢架为I20a型钢，钢架间距为80cm，初支钢架采用Φ22连接筋纵向连接，间距80cm，并喷射25cm厚C25混凝土。

⑷棚洞内的正洞初期支护完成后，拆除棚洞大里程一侧临时支护后施做初支，在初支保护下进行正洞上台阶开挖支护，待正洞开挖和支护5m后封闭掌子面，再拆除棚洞另一侧临时支护并施做初支后，进行另一端正洞上台阶开挖支护。待施工空间满足后，两侧工作面可以同时施工，应确保在斜井宽度范围内有初支保护。

⑸待施工空间满足后，两侧同时施工正洞落底。正洞落底后要及时进行正洞仰拱施工，以便初期支护与仰拱尽早成环，确保施工安全。

四、施工注意事项

1、辅助坑道进入正洞开挖前，必须先完成辅助坑道交叉段二次衬砌。

2、辅助坑道交叉口的加强环必须深入正洞初期支护断面，保证为正洞的支护提供有力的支撑。

3、在辅助坑道向正洞转化的整个施工过程中，加强监控量测工作，并及时根据量测数据进行调整支护参数和施工工序。

4、正洞交叉口段开挖后要及时进行正洞仰拱，二次衬砌的施工，以便初期支护与仰拱尽早成环，确保施工安全。

5、施工处理时，加设了监控量测测点，根据现场实际设置监控断面，根据量测记录绘制出的各个断面的净孔变位―时间曲线显示，判断其处理措施是否合理有效，是否结构稳定，是否安全可靠。