富水破碎地层隧道斜井与主洞交叉处施工控制技术

潘彦邑，喻亮，刘晨，周勇，肖荣

（中国建筑第八工程局有限公司南方公司，广东 深圳 518100）

1 工程概况

平田隧道位于广西钦州市灵山县境内，是大塘至浦北高速公路项目主要控制性工程之一。隧道左线起讫里程桩号为ZK40+070～ZK45+180，长5 110m；隧道右线起讫里程桩号为YK40+085～YK45+190，长 5 105m，隧道设置 1 座斜井，斜井全长525m，纵向坡度为9.948%，斜井采用无轨运输，与隧道正洞左、右线分别交会于ZK42+785、YK42+804.5，左右洞相交连接处设置辅助通道。隧道斜井与主洞交叉处BIM 模型如图1 所示。

图1 隧道斜井与主洞交叉处BIM 模型图

隧道全隧围岩以中～强风化硅质页岩、硅质泥岩为主，富水、软弱松散破碎，同时受断层带影响，隧道洞身存在受力不均、易出现掌子面坍塌、涌水涌泥、支护变形等现象，特别是斜井与主洞交叉处，应力集中问题更加明显，极易出现拱顶大范围掉块、坍塌的风险，大大制约了隧道施工安全。

2 施工方案

隧道斜井与主洞交叉处及辅助施工通道洞身通过“钻爆法+机械开挖法”相结合的形式掘进，并及时进行支护。围岩较软弱时采用挖机直接开挖或用破碎锤破碎后出渣；围岩较硬时，采用钻爆法掘进，通过引进电子数码雷管，精确的延迟确保微差减震，有效减少爆破对围岩的震动以控制成形。严格控制每循环开挖进尺为1 榀钢拱架长度，采用喷、网、锚、钢架等联合支护【1】。

2.1 洞身开挖及初期支护

1）当斜井洞身掘进至与主洞交界处时，暂停下台阶开挖，继续开挖掘进起拱线以上部分的上台阶，直至与主洞拱部交界横梁处为止【2】，该段洞身初期支护采用I18 型钢拱架，纵向间距80cm；超前支护采用φ42mm×4mm 注浆小导管，超前小导管环向间距40cm，排距2.4m，长4.0m/根，每环26 根。隧道斜井与主洞交叉处开挖工序断面如图2 所示。

图2 隧道斜井与主洞交叉处开挖工序断面图

2）根据设计结构尺寸要求，加工并施作斜井洞身与主线左洞交叉口处上半断面门架，门架顶部横梁采用I22b 型钢，同时将主洞钢支撑垂直与门架横梁连接牢固，主洞钢支撑采用I20a 型钢，间距（即纵向0.8m）；并于拱架每一处连接接头设置4 根φ42mm×4mm 锁脚注浆小导管，小导管长4.0m/根。斜井与主洞交叉口型钢门架与主洞钢支撑布设如图3 所示。

3）开挖并及时支护交叉口处主洞拱顶，同时，按设计要求施作另一侧门架顶部I22b 型钢横梁及竖向支撑【3】。斜井与主洞交叉连接处拱顶为围岩应力较集中部位，极易出现因受力不均导致出现变形下沉开裂，甚至出现坍塌现象，因此，对连接处横梁每间隔80cm 设置4 根φ42mm×4mm 锁脚注浆小导管，小导管长6.0m/根。锁脚注浆小导管布设如图4 所示。

图3 斜井与主洞交叉口型钢门架与主洞钢支撑布设图

图4 锁脚注浆小导管布设图

4）采用短台阶法及时跟进下台阶开挖支护与仰拱衬砌施工，施工过程中加强监控量测，控制沉降量，确保初期整体支护的稳定。

5）辅助施工横洞与右线交叉时采用与左线交叉口相同的方法进行。

2.2 隧道主洞掘进

当辅助施工横洞下台阶作业面通过左线1 个台车长度后，即可开始在辅助施工横洞内进行主洞作业台车组装。台车组装完成后，先利用台车侧面进行主洞超前支护施工，然后，再按环形开挖预留核心土法开挖主洞作业面。当主洞单侧掘进20m 后台车调头开挖另一侧主线，并在后方主洞作业段内组装另一架作业台车。主洞作业面施工顺序如图5 所示。

图5 主洞作业面施工顺序示意图

2.3 辅助施工横洞二次衬砌施工

当辅助施工横洞仰拱完成浇筑后，根据监控量测数据情况，若初期支护变形收敛稳定后即可开始对辅助施工横洞进行二次衬砌施工。衬砌拱墙及拱部模板使用整体式衬砌台车模板，台车长度10m；跨越主线段采用木模封口，模板应拼接紧密，缝隙处使用海绵条或胶条填塞密封，模板应支撑牢固，浇筑时对称浇筑，并严格落实振捣，确保衬砌混凝土密实，强度符合要求【4】。

3 安全质量保证措施

1）斜井与正洞交叉口地段为应力集中部位，锚杆的质量、长度，喷混凝土的质量、厚度以及钢拱架的安装位置、间距等须严格按方案要求进行。

2）制定详细的监控量测计划，设专职量测组，负责日常的测点埋设、监控量测、数据处理分析和仪器保养等工作，确保量测数据能及时、准确、反馈可靠，为施工提供准确的参考依据，保证施工的安全。

3）隧道施工前加强地质调查，采用地质雷达进行掌子面前30m 左右的短期超前地质预报，掌握掌子面前方的不良地质分布情况。当掌子面接近不良地质体10m 左右时，应采用钻孔进行验证。根据物探与钻探结果，并结合前期地勘成果及地质调查资料，综合判定不良地质体的范围与程度。

4）洞身开挖严格控制超欠挖，喷混凝土采用湿喷技术，确保钢支撑有足够强度、刚度且连接牢固，仰拱和衬砌施工前，对中线、高程、断面尺寸和净空大小进行仔细检查核对，必须准确无误且符合设计要求后，方可灌注混凝土【5】。

5）开挖人员到达工作地点时，应首先检查工作面是否处于安全状态，并检查支护是否牢固，掌子面如有松动的石、土块或裂缝应先清除。有危险的地方应设置明显的警示标志，并有防护、照明设施。

6）在隧道的掌子面开挖、喷锚、支护及仰拱部位的开挖、浇筑混凝土的过程中，必须确保逃生通道的完好，救生管道设置到位，并随着开挖面的不断掘进而向前移动。

4 结语

随着我国高速公路的快速发展，长大隧道的修建也越来越多，增设斜井已经成为缩短工期及辅助通风的常用方法。斜井如何转入正洞成为隧道施工的重难点，也是该类隧道施工的关键问题所在，采用以上施工方法安全顺利地完成了平田隧道斜井进入正洞的施工，为后续高速公路长大隧道设置斜井、横通道的施工提供了一定的参考。