斜井进正洞交叉口过渡段施工方案

廖利宏

1 工程概况

包西铁路新九燕山隧道位于陕西省延安市南川河与劳川河上游分水岭处的劳山川右岸黄土梁峁区,隧道于三十里铺一沟左侧进洞,下穿既有线西延铁路洪市沟2号隧道,再穿过九燕山分水岭从前黄土沟出洞,地面高程为1 158 m～1 335 m。隧道进口基岩裸露,山坡表层冲沟发育,地表植被较发育。隧道最大埋深210 m,一般埋深34 m～80 m。新九燕山隧道为了满足施工总工期的要求,根据隧道地形、地质条件,结合施工和运营期间通风、排水、防灾及弃碴的需要,设计上共设了3座斜井作为辅助坑道,经现场工期计算,必须再增设1个斜井,方可在建设方要求的工期内完成全部施工任务。其中,0号斜井位于线路右侧,与正洞右线线路中线交于DK516+045.4,相交处夹角71°23′17″,斜井拟以W-3断面与正洞相交;所处正洞段为Ⅲ级围岩,隧道洞身位于风化层以下22 m～32 m,岩层呈层状分布,为页岩夹砂岩;该段正洞位于直线段,洞内坡度3‰向西安端上坡。

2 施工总体方案

斜井施工至与正洞交界后,以圆曲线形式转体进入正洞(见图1),加强段正洞按Ⅳ级围岩加强复合式衬砌参数施工(不施作超前小导管),同时上坡开挖至正洞拱顶高程,并继续沿相同方向掘进一定距离;形成作业空间后,转向相反方向施工,扩挖临时支护达到正洞标准断面。

3 具体施工方法

1)由于三岔口段应力分布复杂,斜井进主洞施工的导洞,采取与斜井相同断面的尺寸开挖施工,导洞顺承斜井方向朝西安方向圆滑过渡到正洞左侧边墙后,再爬坡至隧道上半导坑,尽量减少对围岩的扰动,避免出现应力集中区。

2)三岔口严格按照“短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭”的原则进行施工,并按一定的施工顺序,导洞爬坡至主洞设计拱顶高程后,对导洞进行扩挖至主洞上断面开挖断面尺寸,继续主洞(西安方向)上断面施工10 m范围,初期支护完成及时封闭掌子面。随后反向向包头方向开挖正洞,每循环先开挖上部,立上部钢架后,再拆除导洞钢架。反向开挖按正洞Ⅲ级围岩断面的高度进行,先开挖顶部,再开挖两侧,开挖时仅对有影响的导洞钢架进行拆除,按正洞加强要求间距进行钢架施工,相应完善其他支护。

3)对拐入正洞的导洞施工要求进行Ⅰ12钢架临时支撑,榀间距1.2 m,施工长度10 m,拱墙均采用 L=2.5 m的φ 22砂浆锚杆1.2 m×1.2 m梅花形布设,砂浆标号不小于M20,φ 6钢筋网网格间距20 cm×20 cm,锚喷支护形式进行支护。

4)对三岔口导洞扩挖要求一次性成洞,及早施作Ⅰ16型加强拱架,早成环,尽量减短应力集中断面裸露时间。

5)正洞加强段钢支撑采用Ⅰ16型钢拱架,榀间距 1.2 m,斜井加强段钢支撑采用Ⅰ16型钢拱架,榀间距1.0 m。正洞和斜井加强段拱墙均采用 L=3.0 m的φ 22砂浆锚杆1.2 m×1.2 m梅花形布设,砂浆标号不小于M20,φ 6钢筋网网格间距20 cm×20 cm,锚喷支护形式进行支护;斜井与正洞交叉口制作2Ⅰ20b型钢撑门架,交叉口段正洞加强的钢拱架取消右侧N1,N2,N3单元改为Ⅰ20b直钢架,焊接在钢撑门架横梁上。

6)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。

4 具体施工要求

1)加强测量放样,依据放桩数据进行开挖施工,开挖完成后对岩面进行清理排险,要求无松动石。2)对岩面采用C25混凝土初喷施工,喷射完成后进行砂浆锚杆施工,锚杆与岩面接触处布设15 mm×15 mm×6 mm垫板,锚杆外露岩面不大于15 cm,网片紧贴岩面铺设。3)依据交底数据架立钢拱架,纵向间距1.2 m,拱架间采用Φ 22钢筋连接,环向间距1 m。拱架架立完成,及时施作φ 22锁脚锚杆与拱架连接牢固。4)拱架架立完成进行C25混凝土复喷至设计厚度。5)断面开挖尺寸、拱架尺寸均未考虑围岩变形量。6)待喷混凝土终凝3 h后才允许下循环放炮开挖,严禁在此前放炮。

5 劳力、机具设备配置

1)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。

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

6 施工注意事项

1)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。2)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。3)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。4)制定挑顶施工的安全应急预案,做好应急材料、物资的储备。

7 结语

通过此方案在包西铁路新九燕山隧道斜井进正洞的施工应用,确保了隧道斜井的施工安全,保证了隧道正洞施工安全和质量的同时,也加快了施工进度。

[1]TB 10204-2003,铁路隧道施工规范[S].

[2]TB 10417-2003,铁路隧道工程施工质量验收标准[S].

[3]TZ 231-2007,铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南[S].

[4]柴颖鹏.浅谈隧道施工中的关键要素[J].山西建筑,2008,34(12):321-322.