太阳山隧道1#斜井进入正洞交叉口处理

摘要：本文通过对兰新第二双线大阳山隧道1#斜井进正洞施工的方案选择，施工方法的分析总结，论述了斜井在花岗闪长岩地质情况下进入正洞的施工方法，以供类似工程借鉴。

关键词：斜井正洞交叉口门架

中图分类号： U45 文献标识码： A

1 概述

1.1 工程简介

大阳山隧道位于青海省民和县、乐都县交界处，隧道起止里程DK104+098～DK113+503,全长9405m,洞身穿越低中山区，沟谷发育、切割较深、地形起伏较大，海拔1900～1970m，相对高差100～450m。地处中高山区，植被不发育。在隧道DK107+800左侧约350m设置1#斜井，作为大阳山隧道运营期间防灾救援通道。

1#斜井距109国道约13km，采用无轨运输方式，为永久性工程。设计净空7m宽×6m高，开挖面积45.84㎡，纵坡8%，与正洞斜交32°20′35″。斜井与正洞连接段为Ⅲ级围岩。斜井Ⅲ级围岩采用全断面法或台阶法施工；Ⅳ级围岩采用台阶法或短台阶法施工；Ⅴ级围岩采用超短台阶法施工。

1.2 地质水文

隧道经过范围内上覆第四纪全新统冲积砂质黄土，出露地层岩性主要以第三系泥岩夹砂砾岩、震旦系片麻岩以及元古代花岗闪长岩为主，岩体受构造影响严重，岩体完整性差。斜井洞身岩性主要为元古代花岗闪长岩，局部夹有片麻岩捕获体。

隧道围岩赋存地下水类型以基岩裂隙水和松散岩类孔隙水为主。裂隙水主要赋存于强～中等风化基岩及断裂节理带中，局部地段地下水活动强烈，会加剧围岩的风化程度，造成围岩失稳。孔隙水主要赋存于地表残坡积物中，基岩面为其活动的主要地带，孔隙水的活动会造成残坡积物沿基岩面滑塌。

2 方案选择

2.1 方案一

斜井施工至与正洞交界后，以圆曲线形式转体进入正洞，同时上坡开挖至正洞拱顶高程，且正洞上台阶进入标准断面后，继续沿相同方向掘进20m左右；形成作业空间后，转向相反方向施工，扩挖并拆除临时支护达到正洞标准断面，进行正洞正常开挖。

2.1.1 施工方法

⑴根据斜井与正洞相交角度32°20′35″，斜井左侧（长边）比右侧（短边）长12m，以右侧还剩余十米时（左侧剩余22m）开始以左侧1.0m间距，右侧0.45m间距安装异型钢架，完成由垂直于斜井中线到平行于正洞中线的过渡。

（2）斜井与正洞交叉口段以0.6m间距架立三榀I25a异型钢架，过渡到正洞后用三榀I25a异型钢架并排焊接为整体，制作为门架，保证相交地段三维受力状态围岩的稳定。门架均为在此三榀I25a型钢焊接为整体结构，组成为拱圈、横梁、立柱、联系柱，均用螺栓连接牢固，横梁作为正洞钢架落脚平台。门架基座，采用50×50×50cmC30砼制作，顶面预埋3cm厚钢板，按照门架连接钢板螺栓孔位置钻孔预埋螺栓，门架立柱直接与基础预埋螺栓连接。以后在此处安装正洞钢架时，为保证受力均匀，门架范围正洞拱架适当增加半径，在不侵占隧道净空的情况下，使正洞拱架能连接到门架顶部。仰拱钢架连接在斜井仰拱的预埋I25a型钢上。

⑶斜井进入正洞内的导洞施工

①导洞设计净宽7m，按照斜井结构断面施作，可以利用斜井开挖台车，详细结构尺寸见图4。支护参数为：I18型钢钢架，间距1榀/m，Φ22锚杆，长度3.0m，间距1.0×1.0m，梅花型布置；φ6钢筋网，网格间距0.2×0.2m；喷射C20砼，厚度18cm。 支护施工中要严格按施工指南操作，保证锁脚锚杆和纵向连接筋的施工质量。

②爬坡道的坡度，应根据岩质情况、机械配置、两洞顶高差决定，这里按12%纵坡设计。加快爬坡导坑施工进度，减少不安全因素。

③扩挖到导洞与正洞上台阶同断面后， 继续向该方向（乌鲁木齐方向）按正洞标准断面上台阶开挖支护，施工20米后，喷砼封闭掌子面。

④反向开挖支护

调头按正洞Ⅳ级围岩施工方案开挖上部弧形导坑，开挖过程中仅对有影响的导洞钢架进行拆除，每开挖1m，架一榀钢架，相应完善其他支护。

⑤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。

2.2 施工方案二

直接垂直于正洞方向挑顶。在斜井接近与正洞相交里程时，逐渐抬高斜井拱顶高程，在斜井右侧即短边施作单侧拱架，搭于斜井拱架上，作为临时支护，直至开挖出门架位置，安装门架。施作好门架后，于正洞与斜井相交里程起，采用小导坑进入正洞洞身开挖，钢拱架临时支撑，临时支撑内侧大于正洞开挖轮廓，直至开挖至正洞上台阶另一侧，架立正洞拱架，拆除直腿临时支撑，然后再进行正洞标准断面施工。施工中应预留变形沉落量和临时支护厚度。

2.2.1 施工步骤

⑴根据斜井与正洞设计相交角度及拱顶高差，确定斜井扩挖起始里程X0+03，其拱顶抬高坡度控制在30%左右，同时对该段斜井初期支护进行加强，确保下步正洞跨越横洞提供支护保障。进入正洞范围后其开挖及初期支护需比正洞拱部相应设计标高加大，以预留临时支护厚度。

⑵考虑导洞到正洞上导拱架落脚位置的牢固性，导洞拱架必须提供一个牢固的落脚平台。在正洞右侧边墙与斜井交界里程X0+05处时，沿正洞方向设置拱顶纵向托梁，托梁采用I25a型钢，牢固焊接于斜井钢架拱顶，托梁与斜井钢架间空隙设置Ⅰ25竖向立柱,立柱与正洞拱架位置相对应，牢固焊接并喷射C25砼回填密实。见图2-5所示。

⑶斜井施工至正洞右侧边墙时，采用人工开挖掏小洞（2m×2m）的施工方法，棚架临时支护及时跟进；与正洞走向垂直上坡到拱顶中线位置后，再逐步扩大施工断面，直至正洞的标准断面。

2.2.2 施工方法

考虑到受力状态和安全施工，正洞初期支护必须座落于一个牢固的基座上，门架立柱直接与基础预埋螺栓连接。同时加强支护的锁脚锚杆施工，防止拱架下沉，减少门架受力。

⑴斜井变断面段施工，应加强初期支护，设计参数应比正常断面相应提高。

⑵交叉处加强环设置

在斜井与正洞交接处设置一门架来确保安全，门架由3榀Ⅰ25a型钢钢架组成，钢架间采用φ22钢筋连接，喷混凝土覆盖钢架。并及早施作斜井二次衬砌。

⑶设置托梁，为正洞拱架提供落脚平台

在正洞与斜井拱顶交界里程处，沿正洞方向设置拱顶纵向托梁，托梁采用Ⅰ25a型钢，牢固焊接于斜井门架拱顶，托梁与斜井拱形钢架间空隙设置Ⅰ25a型钢竖向立柱，牢固焊接并喷射C25砼回填密实。

⑷加密设置正洞初期支护锁脚锚杆，每榀钢架单侧不少于4根锁脚锚管，锚管长4.0m，注水泥砂浆，锁脚锚管与钢架牢固焊接，防止拱架下沉，。

⑸正洞扩顶开挖，顶部支撑Ⅰ18临时棚架，棚架间距依据围岩稳定状态采用0.6～1.0m，棚架间采用φ22钢筋焊接为整体，挂设钢筋网后顶部及墙脚复喷C25混凝土20～25cm，其余部分初喷5cm，形成临时支护体系。

2.3 方案选择

方案一优缺点：导洞空间大，可以利用斜井开挖台车，进度快；采用斜井支护参数，施作拱架安全系数高；但是临时支护长，费用高。

方案二优缺点：导洞空间小且短，临时支护费用低；弧形开挖导洞，施工难度大；直接挑顶至设计断面，危险性高；需重新制作开挖台车，或者搭设脚手架，进度慢。

经反复比较，决定采用方案一。

3 劳力、机具设备配置

开挖作业人员20人；钢架、钢筋网及锚杆施工10人；喷射混凝土作业14人。

主要施工机具配置：风钻18台，小型挖掘机2台（或大型挖掘机1台），装载机1台，湿喷机2台，压入式通风机2台，钢架弯制机1台等。

4 施工要求

⑴施工中必须加强围岩量测，根据量测结果及时反馈支护信息，确保支护措施安全合理。

⑵交叉口段斜井衬砌应及早施作，挡头板沿正洞线路方向安设。

⑶斜井与正洞掌子面施工时，应设专人值班，随时观察围岩及支护状态的稳定性。

⑷制定挑顶施工的安全应急预案，做好应急材料、物资的储备。

5 小结

此文仅针Ⅳ级围岩地段斜井进正洞方案进行了介绍，相应的导洞支护参数和正洞开挖方法均参照了Ⅳ级围岩隧道的施工设计。当斜井与正洞处于其它围岩地段时，导洞开挖及正洞扩挖时应采取与之相适应的施工方法，相应的支护参数应予以加强，从而确保施工安全，希望能为类似工程提供参考。

参考文献

[1]客运专线大断面黄土隧道正洞与斜井交叉口施工关键技术,郝晋平,铁道标准设计,2009-04-26.