淺談高速鐵路黃土隧道斜井挑頂

郭永軍

1 工程基本情況

隧道設(shè)計(jì)為雙線，線間距5 m，設(shè)計(jì)時(shí)速350 km/h，開挖斷面面積為164 m2，全隧地處濕陷性黃土地段，斜井凈空斷面尺寸高度為4.68 m，寬度4.8 m。斜井洞身與線路方向夾角為52°。與正洞相交處斜井的初期支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)如下:臺(tái)階法開挖，預(yù)留核心土，拱部設(shè)超前小導(dǎo)管，拱墻為錨網(wǎng)噴支護(hù)，全環(huán)型鋼鋼架加強(qiáng)。斜井洞身置于-11‰的縱坡上，正洞設(shè)計(jì)為側(cè)壁導(dǎo)坑法，初期支護(hù)設(shè)計(jì)為錨網(wǎng)噴加型鋼鋼架;二襯采用鋼筋混凝土。

2 斜井挑頂總體方案

總體挑頂方案為:1)斜井沿著目前的中線方向向前延伸，位置至第(三)洞室內(nèi);2)挑頂位置選擇在第(三)洞室臨時(shí)中隔壁處，挑頂?shù)姆椒ú捎弥碧?3)第(三)洞室挑頂完畢并向小里程方向施工8 m進(jìn)行第(五)洞室的挑頂，方法與第(三)洞室挑頂方法相同，第(三)洞室繼續(xù)向小里程方向施工;4)第(五)洞室挑頂完畢并向大小里程方向各施工5 m，將第(六)洞室落底;5)通過第(五)洞室進(jìn)行第(一)洞室的開挖落底施工，落底后向大小里程方向同時(shí)進(jìn)行開挖;6)第(四)洞室(落后于第(五)洞室10 m)開挖落底，與斜井延伸段連通，然后向小里程方向開挖;7)將第(七)洞室落底;8)將第(二)洞室落底，開挖土方通過第(七)洞室和第(一)洞室由斜井運(yùn)至洞外;9)洞內(nèi)形成作業(yè)面后按照雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的正常工序組織施工。

斜井進(jìn)入正洞各洞室施工順序圖見圖1。

3 斜井延伸段施工方案

斜井在施工完過渡段后將型鋼鋼架延伸至第(三)洞室，斜井型鋼鋼架延伸至越過第(三)洞室臨時(shí)鋼架2 m。斜井延伸段在第(七)洞室內(nèi)的型鋼鋼架的方向與正洞中心線平行，縱向采用螺紋鋼連接，錨網(wǎng)噴支護(hù)。斜井延伸段的開挖支護(hù)方法同斜井施工方法相同，采用上下臺(tái)階預(yù)留核心土法施工。

在延伸段內(nèi)，型鋼鋼架將由“∩”形逐步變?yōu)椤啊恰毙?，即逐步由“拱形”轉(zhuǎn)換為“門形”。具體過渡幾榀不做規(guī)定，但要體現(xiàn)變化。“∏”拱架的高度不變，寬度小于4.0m，以滿足裝載機(jī)的作業(yè)寬度。門形鋼架的橫梁務(wù)必要放在豎梁上。斜井進(jìn)入正洞延伸段平面示意圖見圖2。

4 斜井延伸段口部加強(qiáng)方案

在挑頂施工之前將圍巖進(jìn)行有效加固十分關(guān)鍵。斜井延伸段與第(三)洞室臨時(shí)鋼架交叉處為挑頂施工的關(guān)鍵點(diǎn)，而且由于該處需要設(shè)置支頂?shù)?三)洞室臨時(shí)鋼架的門架，掌子面的開挖面積較大，因此需要在此處設(shè)置有效的超前支護(hù)和徑向支護(hù)。采用的具體支護(hù)形式為:

1)超前支護(hù):在施作門字架之前臨近的1榀型鋼鋼架時(shí)，首先要施作超前支護(hù)。拱部超前支護(hù)采用鋼花管。

2)初期支護(hù):在安裝門字架之前的1榀鋼架安裝完畢后，沿鋼架的徑向打設(shè)錨桿，同時(shí)門字架開挖面要邊開挖邊封閉。封閉采用錨網(wǎng)噴。

5 正洞挑頂及縱擴(kuò)施工方案

5.1 第(三)洞室挑頂施工

斜井進(jìn)入正洞延伸段及口部加強(qiáng)鋼架施工完畢后進(jìn)行挑頂施工。挑頂位置選擇在第(三)洞室，挑頂方法采用直挑、縱擴(kuò)的方法。

1)根據(jù)第(三)洞室的開挖高度和寬度，挑頂施工的第一、二、三步垂直于正洞中線的開挖進(jìn)尺長度均按照1.5 m左右進(jìn)行控制;2)第(三)洞室挑頂順線路方向的開挖寬度根據(jù)地質(zhì)情況和作業(yè)空間的要求先開挖1.2 m，根據(jù)設(shè)計(jì)型鋼鋼架的間距可以安裝3榀鋼架，當(dāng)把開挖面加固完畢后再在左右兩側(cè)各開挖1榀，使其總寬度達(dá)到2.4 m;3)挑頂施工的每一步開挖完畢后要及時(shí)進(jìn)行掛網(wǎng)噴混凝土封閉;同時(shí)設(shè)置系統(tǒng)錨桿;沿正洞線路方向兩側(cè)設(shè)超前小導(dǎo)管，鋼架底腳設(shè)鎖腳錨桿;4)每一步驟挑頂開挖至設(shè)計(jì)輪廓時(shí)，架設(shè)安裝鋼架，鋼架下端與下部鋼架栓焊連接好，鋼架上端用方木進(jìn)行斜向支撐。網(wǎng)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度;5)第(三)洞室的第四步開挖在正洞永久型鋼鋼架加固完畢后進(jìn)行;6)重復(fù)上述施工步驟，直至完成雙側(cè)壁導(dǎo)坑法第(三)洞室的鋼架;7)第(三)洞室挑頂施工完畢后向小里程方向縱擴(kuò)，開挖土方通過預(yù)留的挑頂位置運(yùn)出洞外。斜井進(jìn)入正洞第(三)洞室挑頂示意圖見圖3。

5.2 第(五)洞室的挑頂和第(六)洞室的落底施工

第(三)洞室形成作業(yè)循環(huán)并施工8 m后，第(五)洞室開始進(jìn)行挑頂施工，第(五)洞室的挑頂施工方法與第(三)洞室的挑頂施工基本相同，分5步完成該洞室挑頂，挑頂?shù)目v向開挖寬度為2.4 m，以便于安裝5榀型鋼鋼架，豎向支撐先用方木作為臨時(shí)支撐，噴射完混凝土后改為門式工字鋼支撐。

第(五)洞室挑頂施工完畢后開始豎向落底和縱向擴(kuò)挖，豎向落底首先落至第(六)洞室的頂部，然后沿小里程方向擴(kuò)挖，開挖的土方從第(三)、(四)洞室運(yùn)出。落底過程中將臨時(shí)中隔壁的型鋼支架接長。第(五)洞室形成工作面后，開始進(jìn)行第(六)洞室的落底開挖施工。

5.3 第(一)洞室的開挖施工

第(五)、(六)洞室形成開挖循環(huán)后，在第(五)洞室處開一臨時(shí)門洞，開始第(一)洞室的開挖，第(一)洞室開挖施工由上部向下部進(jìn)行，邊開挖邊將永久型鋼鋼架支撐和臨時(shí)型鋼鋼架支撐接長。第(一)洞室開挖底部標(biāo)高與第(五)洞室底部標(biāo)高相同后，先將第(六)洞室下落，然后再將第(一)洞室開挖至設(shè)計(jì)底部標(biāo)高。最后將第(一)洞室向正線小里程方向縱擴(kuò)，形成施工循環(huán)。

5.4 第(四)洞室和第(七)洞室落底開挖施工

第(三)洞室形成開挖循環(huán)后，第(四)洞室進(jìn)行落底，邊墻落底開挖先施工其中的一側(cè)，達(dá)到第(四)洞室設(shè)計(jì)的墻底標(biāo)高后將邊墻鋼架接長。在左右邊墻前后的距離錯(cuò)開5 m后，交錯(cuò)開挖邊墻土方。

第(四)洞室落底施工完成，具有足夠的作業(yè)空間后，進(jìn)行第(七)洞室的落底施工，其方法與第(四)洞室基本相同，只是第(七)洞室落底只要將一側(cè)的邊墻臨時(shí)鋼架接長即可。

5.5 第(二)洞室開挖落底

第(四)洞室和第(七)洞室落底施工完成后，開始第(二)洞室落底施工，落底施工方法與第(七)洞室相同。

5.6 各洞室施工順序的轉(zhuǎn)變

各洞室落底完畢并展開循環(huán)后，按照雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的施工步驟，首先將第(三)、(四)、(五)、(六)、(七)洞室的開挖暫停，將第(一)、(二)洞室的開挖超前，逐步過渡到雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的施工步驟。第(七)洞室施工26 m后，開始第(八)洞室即仰拱開挖，安裝仰拱處的臨時(shí)型鋼鋼架并開始二襯的施工準(zhǔn)備，至此挑頂完成正式進(jìn)入正洞施工。

［1］ 客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南［Z］.鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院，2005.

［2］ TB 10121-2007，鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］ 關(guān)寶樹.隧道工程施工要點(diǎn)集［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［4］ 朱永全.隧道工程［M］.第2版.北京:中國鐵道出版社，2007.

［5］ 隋修志.隧道工程［M］.第2版.北京:中國鐵道出版社，2010.