隧道辅助斜井进正洞施工工艺

武 锐

(中铁十二局集团二公司，山西太原 030032)

1 工程概况

1号斜井与雁门关隧道平面呈42°49'8″相交(斜井长1 445 m，10.05%下坡;正洞7‰上坡)，与正洞左中线相交 DK115+732.86，喇叭口处围岩为角闪斜长片麻岩，受构造影响严重，呈块、碎石状结构，软弱层呈泥夹碎石，地下水状态为Ⅱ级，拱部涌水呈线状，自稳能力差，为Ⅴ级围岩。此处正洞开挖直径为13.56 m。

2 喇叭口尺寸

喇叭口处斜井开挖断面:宽×高:7.54 m×7.00 m，斜井底板高程为:1 116.01 m，与正洞相交处宽10.3 m，相交处正洞仰拱面高程为1 116.00 m，斜井顶与正洞顶高差为2.72 m。

3 施工方法

我们共为斜井进入正洞准备了两套方案。因施工现场围岩的特殊性，最大程度减少对围岩的扰动，保证施工安全，采用了第一套方案。

3.1 施工方案一

在斜井掌子面开挖接近正洞开挖轮廓时，逐渐抬高斜井拱顶高程，交与正洞边线时，采用小导洞结合矿山棚架法，小导洞拱顶初期支护高程沿着正洞开挖轮廓控制，开挖小导洞边墙形成正洞上导开挖作业面。施工中应预留变形沉降量和临时支护厚度。

施工步骤:

1)根据斜井与正洞相交角度及围岩状况，架立安装不同型号钢架，使斜井钢架由垂直于斜井中线到平行于正洞中线(见图1);在X1K0+L1处逐步抬高斜井拱顶高程，同时加强斜井初期支护，安全完成斜井挑顶，以便进行正洞小导洞开挖的顺利进行(见图2)。

2)斜井施工至X1K0+L2时，采用矿山棚架法结合台阶法进行临时小导洞开挖支护进入正洞，小导洞开挖方向垂直于正洞，小导洞顶部初期支护内轮廓应为预留变形量后的正洞开挖轮廓。

3)在X1K0+L2处设置加强门架，并在其顶部设置托梁，用立柱与斜井门架相连，立柱与正洞拱架位置相对应，牢固焊接并喷C25纤维混凝土回填密实。在架立门架时，为保护斜井掌子面围岩的稳定性，对不开挖部位进行挂网喷锚，必要时设置临时锚杆。

图1 喇叭口平面图（一）

图2 喇叭口立面图

4)在门架横梁上架立正洞上导拱架进行正洞上导初支，破除小导洞边墙支护采用台阶法进行正洞开挖。正洞仰拱钢架连接在门架底部的横撑上。

3.2 施工方案二

斜井掌子面施工至正洞开挖轮廓后，斜井中线按圆曲线开挖至斜井中线与正洞中线重合，同时上坡开挖至正洞拱顶高程，并继续沿正洞轴线方向掘进一定距离;形成作业空间后，将导洞扩挖至正洞开挖轮廓，及时进行喷锚支护作业(见图3)。

图3 喇叭口平面图（二）

施工步骤如下:1)斜井掌子面开挖至正洞开挖轮廓之前，架立安装不同型号钢架，逐步使斜井钢架由垂直于斜井方向过渡到平行于正洞方向，形成斜井进正洞加强段。在最后一榀加强钢架上安装托梁，为正洞初支钢架提供落脚平台，仰拱钢架连接在斜井门架下部横撑上。2)斜井进入正洞内导洞施工。导洞施工根据围岩情况确定支护参数和开挖进尺，导洞的坡度根据围岩情况及施工需要进行调整，以加快导坑施工速度。导坑坡度达到设计后，按照设计线路及坡度继续进行弧形导坑掘进，导坑中线掘进至与正洞中线重合后继续向前掘进10 m停止掘进，喷混凝土封闭掌子面。进行正洞扩挖，先开挖上部，立上部正洞钢架后，再拆除导坑初期支护。正洞初支落底后要及时进行正洞仰拱施工，使支护尽早封闭成环，并及时跟进二次衬砌，确保施工安全。

4 支护参数

初支为C25纤维混凝土，厚27 cm，拱部1.0 m×1.0 m布设L=4.0 m，φ25 中空注浆锚杆，边墙 1.0 m × 1.0 m 布设 L=4.0 m，φ22砂浆锚杆，每榀拱架增设36根φ42×5 mm注浆锚管，增加初支的稳固性，减少下沉收敛。

5 施工量测

对斜井与正洞交叉处加强围岩量测，按3 m～5 m间距布设拱顶下沉和边墙收敛观测点，增加对围岩量测的频次，根据对围岩量测数据的综合分析，及时调整和完善支护方案，同时做好掌子面的地质超前预报工作，为下一步开挖支护提供依据，确保施工安全、质量和进度。

6 开挖方法

根据围岩状况灵活使用三台阶七步开挖法，并设置临时支护，及时跟进仰拱，尽早使支护封闭成环。开挖后及时对掌子面进行喷混凝土封闭。严格控制装药量，对炮眼布置及起爆顺序进行优化，减小爆破对围岩的扰动。严格控制超欠挖，对于超挖部位应用同等强度混凝土回填密实，避免空洞。对于涌水部位，应设置引排水管，减小涌水对喷锚作业的不利影响，保证施工质量。

7 施工组织

1)根据现场实际情况编制合理的施工组织方案。2)工作面设置专职安全员，进行安全隐患排查。3)洞内设置调度员，协调各工序，使各工序衔接紧密，保证施工进度。4)项目部设置技术室，统一安排技术及测量工作，加强对洞内施工的技术管理，避免质量不合格而造成的返工。

8 结语

在斜井进正洞施工中，如采用方案二，即先采用小断面导坑掘进，然后返回来拆除临时支护扩挖成正洞断面，这样的方法工序繁杂，组织难度较大，爆破震动频繁，对围岩的扰动大，交叉口处钢架不能及时封闭，安全隐患较大;导坑长度大，临时支护工程量大，耗时长，挑顶费用较高。现采用方案一证明采用这一方案可以在导洞内直接形成正洞上台阶断面，并能及时立架支护，施工安全有序;工序简单、快速，临时工程量小，较经济。实际证明采用方案一为全隧道安全尽早贯通打下了基础。

［1］TB 10204-2002，铁路隧道施工规范［S］.

［2］TZ 204-2008，铁路隧道工程施工技术指南［S］.

［3］初厚永.大断面黄土隧道斜井进入正洞的挑顶施工技术［J］.铁道建筑技术，2008(3):34-37.