浅谈隧道斜井与正洞相交段挑顶处理.doc

1、浅谈隧道斜井与正洞相交段挑顶处理摘要： 隧道辅助洞口与正洞交接处的初期支护、防水处理一直是隧道施工的安全质量重点。本文以合福铁路安徽段站前四标项目隧道工程为背景，深入研究探讨挑顶支护及防水处理方案，最后通过分析总结，提出施工中困难点、关键点，以便在以后类似工程施工中能得以应用。 关键词： 隧道斜井 接口处初期支护 中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号： 一、工程简介 中铁二十四局承建的合福铁路安徽段站前四标项目正线里程长37.592 公里，其中子谦山隧道为双线铁路隧道，设计中心里程DK158+775，隧道全长 3820m。子谦山隧道叶家塔斜井全长 334m,位于隧道 DK159+730

2、 右侧，与线路方向垂直，采用无轨运输单车道断面，斜井综合坡度为 6.5%，级围岩 94 米，级围岩 135 米，级围岩 110 米。斜井井身与井底间隔 150m 设置 30m 长的错车道，错车道设置 2%的缓坡。斜井与正洞连接处路面标高为正洞对应里程轨面标高减 0.8m。 二、施工特点 2.1 正洞相交处地质情况 斜井与正洞相交于正洞里程 DK159+730 处，夹角为 90。此处的地质情况为：岩石为弱风化粉砂岩、粉砂质泥岩、页岩，岩体较完整，节理很发育，多为微张节理，地下水为基岩裂隙水，属于级围岩。为了保证斜井与正洞相交点的安全，斜井与正洞交界处初期支护按无轨运输双车道级围岩复合式衬砌支护。

3、 22 斜井与正洞隧道接口处的支护要求 由于正线隧道拱部初支在斜井处中断，无法形成闭合结构，为了保证斜井范围内正洞初支受力要求，正洞初支钢架必须稳固的落在斜井钢架上，通过斜井钢架使应力传递到基脚。斜井在正洞相交处采用无轨运输双车道级围岩复合式衬砌支护，初支结构为 22 格栅钢架，间距为0.8m。为了确保正洞钢架稳固的连接在斜井钢架上，斜井的最末端 3 榀格栅钢架更换为 I22 工字钢钢架，止立于正洞开挖的边线，正洞开挖后初支钢架必须与斜井最末端 1 榀工字钢焊接牢固，并采用 50 钢管将正洞异形钢架串联一体。详见叶家塔斜井与正洞相交处挑顶施工图 。 2.3 相交处工法转换施工方案 斜井进入正洞

4、的施工存在断面转换，施工技术较为复杂，为确保施工安全，经过充分论证和综合考虑后，施工方案为斜井采用全断面法开挖，然后采用碴土反填坡道，从 XDK0+025.00 处变下坡道（设计 2%下坡）为上坡道，按 16%坡度填筑， XDK0+009.55030.00 段按无轨运输双车道级围岩复合式衬砌处理，格栅钢架间距 0.8m。见叶家塔斜井与正洞相交处挑顶施工图 ，开挖至正洞交界后，施工 I22 门式支撑过梁及边柱。斜井进正洞后，按斜井单车道断面宽度以 20%的上坡往正洞的小里程开挖，且断面逐渐变化至正洞上台阶的的拱顶及宽度，在每一循环开挖后必须进行临时格栅支护。开挖至正洞的上台阶的尺寸后，再反向往大

5、里程进行正洞上台阶初期支护的修整及安装，然后进行正洞在斜井口挑顶钢架安装，立格栅钢架，间距 1 米（根据围岩情况调整间距） ，钢架采用 22 螺纹钢筋连接。待支护完成后继续向正洞大、小里程开挖支护，随开挖随支护。正洞上台阶开挖长度 1015 米（往大、小里程两侧）后，然后施工正洞中、下台阶，并及时施作初支。待支护全部完成后，正洞形成正常台阶法施工工序。总体施工顺序如下，施工顺序示意见子谦山隧道叶家塔斜井与正洞相交处挑顶方案图。 斜井与正洞相交处挑顶施工顺序： 三、主要工序施工方法及技术要求 3.1 转换开挖及支护 斜井采用全断面形式开挖至正洞开挖边线处，开挖时初期支护要紧跟，按无轨运输双车道级

6、围岩复合式衬砌支护，格栅钢架间距0.8m，并及时将斜井仰拱及路面及时跟进，形成闭合环。 斜井拱顶与正洞拱部相交处设第 1 榀门式钢架，钢架采用 I22a 型工字钢，横梁长度 8.4m，横梁处共采用 3 榀钢架过渡至斜井初支钢架，为确保门式钢架整体受力，在斜井钢架与门式钢架上焊埋 10cm 宽槽钢连接，接触点满焊方式，以提高其整体性。 采用单车断面在斜向往正洞小里程以台阶法开挖，并逐渐向正洞上台阶拱顶变化，开挖以短进尺进行并及时采用钢架进行临时支护，支护采用格栅钢架结合网片锚喷支护，钢架间距 1m,锚杆采用长 3.5m22砂浆锚杆, 喷砼厚 15cm，钢筋网采用 8 钢筋制作成 20cm 方形网

7、格网片。视围岩情况必要时架设异形 I18 钢架，间距 1 米一榀。开挖的出碴从里程 XDK0+025.00 处以 16.0%的坡度反填坡道，以方便施工。 为了确保安全，在斜向转入正洞施工时，斜井身初支与正洞斜向初支相交的三角区域，采用异形钢架支护，钢架一侧临时落于门式过梁上。 在斜井单车道断面过渡至正洞上台阶断面时，为了确保安全，将施工分为左、右两侧进行施工，即施工图中分为步和步，先将步施工转换至正洞上台阶拱顶，并施作正洞永久初期支护，施打系统锚杆与锁脚锚杆。再回至斜井相交处进行步施工，逐渐转换至正洞上台阶。在此施工时，重点做好过渡段的临时支护、喷锚，以确保安全。此工序分左、右两侧分部开挖，并

8、进行了临时钢架支护，使得本工序相当于 CD法工法开挖。 斜井过渡段分部开挖至正洞上台阶断面尺寸后，根据围岩情况，做好必要的超前支护措施，采用台阶法开挖沿正洞小里程形成 6 米左右的永久初支，以方便反向扩大断面进行斜井口挑顶施工。 正洞上台阶形成作业空间后，再反向往大里程进行正洞上台阶的断面扩大，正洞的上台阶初期支护，格栅钢架结合网片锚喷支护，钢架间距暂按 1m 计算，纵向用 22 螺纹钢筋连接。开挖顶部高程用正洞拱顶开挖高程加 22160 格栅钢架高度（尚需考虑预留变形量 10cm）进行控制，钢架底端的锁脚钢管务必要与主洞格栅钢架连接牢靠并注浆。在斜井口挑梁位置处，正洞初支钢架架设在斜井最后一

9、个拱架上，并焊接牢固。正洞视围岩条件决定型钢钢架的是否按设计间距进行加密，并将相交段的钢架采用 50 钢管并列焊接。 正洞上台阶安全挑顶形成后，再进行正洞中台阶施工，中台阶同样采用左、右侧分开进行开挖的方法，短进尺、弱爆破开挖方式。先在斜井口段往正洞左侧进行开挖，开挖至设计边线后即时施作钢架,钢架连接严格按照设计图纸施工，钢架底端的锁脚钢管务必要与主洞格栅钢架连接牢靠并注浆。 正洞内台阶形成后，各种设备均可以洞内作业，工序日趋正常化，正洞仰拱开挖后，就可将相交段全断面的成型。 3.2 技术要求及施工注意事项 转正洞台阶开挖时，要根据掌子面围岩情况调整支护参数，以确保施工安全。 开挖时严格遵循短

10、进尺、弱爆破开挖方式。 施工过程中，将监控量测贯穿整个过程，加强变形监测，以目测观测支护开裂变形情况，以仪器监测支护变形速率情况,作为对施工后围岩变形量判定的依据，及时分析变形结果，以反馈指导施工。 斜井口横梁与正洞钢架确保焊接牢固，正洞钢架落脚处采用角钢与横梁连接，连接方式采用电焊。 对挑顶施工组织现场施工员、技术员、工班长、安全员及主管领导进行技术交底。 3.3 斜井进正洞测量要求 斜井进正洞前测量技术要求：斜井洞外必须有 CP导线测量和水准测量测量成果报告；导线点必须用 GPS 测量仪器测量加密，测量成果报监理审批后方可执行。 斜井洞外控制测量：采用三角测量，斜井洞口设置 3 个平面控制

11、点，设于能相互通视、稳固不动、不被干扰、便于引测进洞处。 斜井高程控制测量：采用水准测量，斜井洞口布设两个高精度水准点，设于坚固、通视好、施测方便，便于保存且高程适宜处；两点高差以安置一次水准仪即可联测为宜。 洞内控制测量采用以下两种导线：施工导线：在开挖面向前推进时，进行放样指导开挖、二次衬砌的导线，其边长为 2050m。基本导线：当掘进 100300m 时，为了检查隧道的方向是否与设计相符，选择一部分施工导线，敷设 50100m 精度较高的基本导线。测量仪器：徕卡 2003 全站仪、DL-101C 电子水准仪。测量精度：水平角测量每站左右角各 6 个测回，圆周角闭合差小于二等导线限差 2.

12、0；水准测量采用往返闭合环，每千米水准测量中误差 M小于 2mm。 3.4 防排水措施 斜井与正洞相交段的斜井排水通过左侧排水沟实现。进入正洞开挖时，正洞的临时排水沟应和斜井的排水沟设置在同侧，并在适当的位置设置集水井一座，使地下水流入集水井，及时将集水井的水抽出洞外。开挖正洞底部时，采用水泵抽水外排。 五、总结 斜井与正线隧道相交处由于断面大、支护结构复杂、正线闭环受力差、防水处理困难等不利因素的存在，使得该处的施工成为长大隧道施工的一项重难点，安全无小事， 我们必须制定可行的施工方案，全面细化斜井到正洞的支护系统的转换方式，建议该处的围岩应以高于设计的围岩等级来制定方案，以冗余的安全系数来弥补初期支护中的施工误差，施工中还应重视并做好监控量测工作，及时拿数据来反馈施工，确保安全优质的完成斜井与正线隧道相交处的施工处理。 参考文献： 1中华人民共和国行业标准（铁建设2010241 号）.高速铁路隧道工程施工技术指南，北京：中国铁道出版社，2011. 2中华人民共和国行业标准（铁建设2010240 号）.高速铁路隧道工程施工质量验收标准，北京：中国铁道出版社，2011.