软弱围岩隧道辅助坑道进正洞综合技术介绍

摘要：根据新建铁路沪昆客运专线贵州段段捧古隧道1#横洞进入正洞施工的工程实践经验，详细介绍了隧道挑顶施工工艺措施及施工特点，总结了软弱围岩隧道辅助坑道进正洞综合技术。

关键词：软弱围岩辅助坑道正洞综合技术

Abstract: according to the new railway construction shanghai-kunming passenger special line for holding the ancient tunnel for guizhou 1 # horizontal hole hole into the positive in the construction of practice experience, detailed introduces the tunnel construction technology measures and pick the top construction characteristics, summarizes the weak rock tunnel tunnel into the hole is auxiliary comprehensive technology.

Keywords: weak rock tunnel is auxiliary comprehensive technical hole

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

0概述

新建铁路沪昆铁路客运专线贵州段CKGZTJ-11标段位于贵州省关岭～普安县区间，区内构造以北东南西向断裂为主，同时有东西向和南北向构造存在。该段出露地层有二叠系下统到三叠系中统，和隧道相交的主要是三叠系中下统地层。捧古隧道起讫里程为D1K896+900～D1K906+276，全长9376m，其中1#横洞设置于D1K901+620线路左侧、长900m，横洞与大里程交角87.28o，距隧道进口4720m，坡度为0.5%的上坡，洞身设计为无轨运输双车道，开挖尺寸为8.76m（宽）×6.88m（高）。本隧道主要为泥质白云岩、灰岩、泥岩、泥灰质、粘土层等，地质条件较差，横洞与正洞交叉处设计围岩为Ⅴ级，经超前地质预报及现场掌子面揭示，设计围岩与实际围岩相符。横洞开挖工法采用上下台阶法开挖，正洞开挖工法采用台阶法加临时横撑开挖。

2施工技术方案简介

当横洞施工即将完毕，进入正洞前一循环时，按设计横洞断面向正洞方向掘进按一般挑顶工艺施工，交叉口横洞段提前安装钢拱架，距离20～25m范围段由于围岩软弱需要进行加强支护，开挖钻孔方向适当往上挑，保证开挖不超界，当开挖至正洞洞壁时，掉转钻机向正洞方向钻孔掘进，并适当找平岩面，开始正洞掘进施工，同时交叉口正洞段5米范围内安装钢拱架，确保洞体开挖安全与稳定。当正洞两方向开挖支护一段距离时，立即进行横洞落底施工。

具体施工步骤如下：

（1）横洞方向掘进挑顶施工，拱圈部分钻孔角度上仰10～30度，交叉口顶部比正洞高1.5m。

（2）横洞方向掘进，拱顶部分找至主洞拱顶，开始测量画线，控制进尺，保证不超欠挖，当横洞方向其中一侧开挖至正洞边墙时，停止横洞方向掘进。

（3）正洞方向掘进一个循环，主要是找平工作，找平后继续掘进开挖施工。

（4）横洞施工至正洞一侧开挖边缘时，在洞口处加强支护，采用架立I20型工字钢拱架密排，并与横洞支护连接成整体，形成马头门。

（5）马头门完成后，进入正洞采取横向直接挑顶开挖至设计轮廓，以形成正洞施工工作面，其开挖宽度与辅助导坑和正洞相交的长度相同，并按设计要求及时施作初期支护，增加交叉口顶部支护措施，保证施工安全。

（6）横向挑顶开挖根据隧道开挖高度采用台阶法施工，人工风枪打眼，控制爆破，尽量做到一次开挖到位，避免超欠挖。进入正洞后在一定距离内采用台阶法开挖，然后再按台阶法加临时横撑或临时仰拱开挖。

3挑顶施工技术

3.1过渡方案

由于横洞与正洞为非正交相接，交角为87.28°。钢架由垂直于横洞方向向平行于正洞线路渐变，由HDK0+025至HDK0+000段架立I20钢架，即横洞进洞左侧钢架间距为0.3m，右侧钢架间距为1.0m，使交叉口部最后一榀钢架平行于正洞线路。

3.2交叉口加强支护

3.2.1交叉口部门架

交叉口部门架采用I20工字钢架加强支护，2榀并联焊接为一体，且钢架用Ф22钢筋做连接筋加强，其间距为0.5m。钢架支立完成后，在门架横梁上施打垂直正洞线路方向的小导管，小导管采用Ф42无缝钢管，间距为0.4m，每根长为3.0m以便进正洞挑顶施工。因考虑到门架受力大，且跨度较大，在门架内架一榀直墙、圆弧拱顶的钢架共同承担门架受力，该钢架也为2榀并联焊接为一体，在安装就位后与门架焊接为一体。

3.2.2交叉口正洞顶部

交叉口部地段围岩较弱，且围岩处于三维受力状态，受力集中、复杂，要及时加强支护正洞顶部。在交叉口进入正洞方向上施打垂直正洞线路方向的小导管，小导管采用Ф42无缝钢管，间距为0.4m，每根长为4.0m（以便进正洞挑顶施工）。

横洞开挖至HDK0+025时，断面支护形式仍按6.2*7.5的净空支护。横洞的起拱线位置比正洞拱顶支护的位置高1.5m，在正洞位置加强支护钢拱架间距为0.5m一榀。当横洞支护到正洞最右侧时，开始支护正洞，正洞按设计断面进行支护，采用I20b型工字钢钢拱架，拱顶上部悬空的位置采用钢拱架及横撑加斜撑连接支撑，然后拱顶部位全部回填混凝土。向正洞两边开挖时每循环进尺不超过2榀拱架，并且及时支护。

3.3挑顶施工

横洞口部施工完成后，为了方便挑顶施工，先施作临时脚手架，脚手架长为17m，高为5.2m，宽度为6.5m，坡度为20%左右。脚手架顶部采用木板铺面，两侧设临时防护栏。脚手架施作完成后，开始挑顶施工，因考虑到交叉口开挖断面较大，进入正洞挑顶工作分两部进行，每个断面宽度为4.8m左右，先进行靠昆明方向的断面挑顶。

考虑到正洞边墙为曲边墙，进入正洞过程中，正洞初支钢架与横洞交叉口的门架不易连接，因此在进入正洞的挑顶段采取了扩大正洞拱顶的开挖断面，若不进行扩大断面挑顶施工，正洞钢架靠交叉口处没有落脚点(即使有落脚点，受力也不理想，无法保证施工安全)，综合受力合理、措施经济等因素，根据现场实际情况，本方案挑顶扩大断面采用圆弧段，圆弧参数为：半径R=6.65m，圆弧起点为横洞交叉口部门架顶面，终点为正洞拱腰处，扩大断面挑顶高度为2.86m（如图1、2所示）。

3.4挑顶施工要点

垂直于正洞中线的开挖进尺控制在1m左右。每次开挖前垂直于正洞中线方向先施作超前小导管，小导管长4.0m，间距0.4m。

顺线路方向的开挖宽度控制在1.2m左右，以便于安装2榀钢架(正洞I20b工字型钢钢架设计间距为0.6m/榀)。

3榀钢架架立完成后，用I20型框架支撑，立柱底脚铺25a槽钢，槽钢长0.5 m，垂直地面打设2根长1.0m，锁脚锚杆固定槽钢。

钢架间喷射混凝土封闭，喷射混凝土前首先对掌子面进行喷混凝土封闭支护，按设计要求打设锚杆(正洞拱部设Ф25中空注浆锚杆，边墙设Ф22砂浆锚杆，锚杆长为4m，间距为1.2*1.0m，梅花形布设)。沿正洞线路方向两侧打设超前小导管，导管长4.0 m，环向间距0.4m。

挑顶开挖至正洞中线时，架立I20临时拱架，拱架底脚设25a槽钢铺底，并在槽钢两侧各设2根垂直于地面的Ф22锚杆，锚杆长为1.0m的锁脚锚杆固定槽钢。

完成挑顶(一)部的工作后，即可进行交叉口(二)部的挑顶工作，工艺及措施同前所述。

3.5横洞落底

施工中当正洞向进口方向开挖及支护20m距离时，开始把横洞25m变坡的位置底板高程下降，降到比内轨顶面低0.815m，由于横洞直墙较高，因此每榀增加横撑，横撑在洞内加工。在正洞左侧横洞每边增加2根I20的立柱及横梁进行支撑，横梁与立柱间可采用螺栓连接也可使用电焊满焊（加角钢焊接），横梁使用两根I20工字钢对焊，作为正洞左侧拱脚托架。立柱采用I20工字钢，在横洞出口两侧每根立柱上打φ42，L=4.5m的注浆小导管，每侧4根，上下间距0.8m。以加强立柱的稳定性。

3.5.1三角撑

为加固横梁所以增加三角撑。三角撑采用I20工字钢，三角撑与横撑上顶面之间成30°夹角连接。三角撑一端与横梁间使用连接板加螺栓连接，另侧紧贴横洞拱顶，与所立钢拱架也使用连接板加螺栓连接。已达到支撑和斜拉作用。横梁底下所立钢拱架与横撑下顶面两端也采用三角撑，每边两道，角度分别为30°、45°采用焊接，焊缝饱满。

3.5.2立拱架

距离正洞左边线0～10m范围型钢拱架须加强支护，具体为0～5m范围钢拱架采用I20a工字钢，间距0.5m， 5～10m范围钢拱架采用I20，间距0.8m，钢拱架间采用φ22螺纹钢筋纵向拉杆焊接，拉杆环向间距0.6m。钢拱架之间连接使用焊接240×220×16mm钢板，与设计Ⅴb复合式衬砌连接板型号和连接方式相同，使用27×70mm加强螺栓。在钢拱架上部焊接φ8，20×20钢筋网

片加强支护。并在拱顶安装两根φ100注浆管，拱架顶面与横梁紧贴并焊接，并加φ22螺纹钢筋帮焊，焊缝饱满牢固。钢拱架和钢筋网片在加工场加工合格后运入洞内安装（如图3、4所示）。

正洞所立钢拱架与横梁之间可加角钢焊接也可焊接240×220×16mm，钢板使用27×70mm加强螺栓连接。在横洞与正洞交叉口处降到比内轨顶面低0.815m后续立拱架与横洞上台阶拱架连接并在拱底 加横撑（两根I22工字钢对焊）与上顶面拱架和横撑形成闭合状，达到稳定状态，便于下部施工的进行。

3.5.3喷射砼

完成以上结构后，正洞边墙和拱部喷射C30砼，与正洞大小里程已喷砼表面相平，无凹凸现象。横洞拱部，边和墙底板喷射C30砼，厚度25cm。横洞25m段加强支护采用C30模筑砼，砼厚度30cm。使之达到闭合状态，以便安全的进行下部施工。

4监控量测

辅助导坑与正洞形成的喇叭口，开挖断面大，作为施工通道放置时间长；围岩在应力重分布和应力释放的过程中，会引起支护结构产生位移、变形，甚至支护结构破坏，危及隧道安全。因此，在施工中建立严密的监控量测是保证安全的主要手段，同时也是调整支护参数的信息来源。应按要求布设拱顶下沉、净空收敛点，按规范要求做好量测工作。

加强与正洞交接处的测量工作，保证高程、坐标以及开挖支护净空的准确性，及时记录所测数据，对监测成果进行分析，根据监控结论指导施工。

5结语

（1）在V级围岩挑顶施工需加强支护，钢架密排；

（2）交叉口处前后20m内衬砌紧跟是保证洞室稳定的必要手段；

（3）加强监控量测工作，及时分析成果，指导洞室支护参数及二衬的施作，有效保证洞室的安全；

（4）交叉洞涉及应力重新分布，本文在深度、广度均有一定的局限性，仅为类似工程提供参考。

参考文献：

[1]付国宏．7号横洞进正洞挑顶施工技术[J]．铁道标准设计，2005(9)：77―79。

[2]陈国亮.岩溶工程论文集.北京：中国铁道出版社,2009年.

[3] 中铁二局集团有限公司主编.高速铁路隧道工程施工技术指南(铁建设[2010]241号).

[4]隋修志.高少强.王海彦.隧道工程.北京：中国铁道出版社,2011年.

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