哈達鋪隧道斜井進正洞高進和低進施工技術(shù)方案比選

唐琿

摘要：以蘭渝鐵路哈達鋪隧道斜井進正洞采用高進和低進的進洞方案為例，闡述斜井不同進正洞方案的方法和存在的不足，以期在今后施工時起到借鑒作用。

關(guān)鍵詞：鐵路隧道;斜井;正洞;施工方案;比選

蘭渝鐵路蘭廣段隧道受地質(zhì)構(gòu)造影響，隧道施工中受圍巖變形等因素困擾較多，隧道變形引起施工進度慢、安全風險高，加大了施工成本，各個隧道由于所處地質(zhì)情況不同，采用的施工方法和施工工藝也不同。本文通過管段內(nèi)4座斜井實踐對隧道斜井進正洞高進和低進施工技術(shù)方案進行比較得出一些結(jié)論，可為后續(xù)同類或相近施工提供參考，并有待繼續(xù)研究和完善。

1、工程概況

1.1工程總體概述

哈達鋪隧道位于甘肅省定西市岷縣寺溝鄉(xiāng)巴仁村山坡，洞身穿越長江、黃河的分水嶺—麻子川梁，最小埋深約30m。哈達鋪隧道設(shè)計為雙洞單線隧道，左線長度為16600m，右線長度為16600m。洞身圍巖級別主要為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級，其中Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級圍巖合計占全隧74.20%，Ⅵ級圍巖330m;洞身穿過板巖夾灰?guī)r和板巖夾砂巖合計占總隧50.03%以上。為滿足全線工期要求，施工組織設(shè)計采用進、出口和5個斜井共7個主要工作面。隧道屬于高風險隧道。

1.2地質(zhì)巖性及構(gòu)造

該隧道經(jīng)過地層主要有第四系全新統(tǒng)沖洪積淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、粉土、砂質(zhì)黃土、中砂，洪積（粗）角礫土;下第三系砂巖、礫巖、泥巖及三疊系中統(tǒng)砂巖、板巖局部夾雜灰?guī)r等。隧道斜井輔助坑道穿越山體特殊不良地質(zhì)主要有濕陷性黃土、滑坡、泥石流及巖堆等;隧道通過范圍基巖節(jié)理、裂隙發(fā)育，多“X”型，特殊地質(zhì)構(gòu)造主要有1條斷層破碎帶（帶寬均為100m），屬高地應(yīng)力區(qū);其中特殊巖土板巖夾灰?guī)r、板巖夾砂巖占隧50.03%。

管段施工哈達鋪隧道里程為DK220+496～DK233+000段，包含隧道進口和阿塢、哈達、西迭、西固四個斜井（其中：阿塢斜井、西固斜井與正洞斜交，交角43～46度;哈達斜井、西迭斜井與正洞正交）。阿塢斜井與主洞相交于左線DK227+150處，斜井長度665m，該處地質(zhì)為第三系下統(tǒng)礫巖和砂巖相互夾層;礫巖呈厚層狀，節(jié)理發(fā)育，弱風化，為Ⅳ圍巖;砂巖呈中厚層，節(jié)理發(fā)育，弱風化，為Ⅳ圍巖。哈達斜井與主洞相交于DK228+530處，斜井長度590m，該處地質(zhì)為第三系下統(tǒng)礫巖和砂巖相互夾層;礫巖呈厚層狀，節(jié)理發(fā)育，弱風化，為Ⅳ圍巖;砂巖呈中厚層狀，節(jié)理發(fā)育，弱風化，為Ⅳ圍巖。西迭斜井與主洞相交與DK229+900處，斜井長度400m，該處地質(zhì)為第三系下統(tǒng)礫巖和砂巖相互夾層;礫巖呈中厚層狀，節(jié)理發(fā)育，弱風化，為Ⅳ圍巖;砂巖呈厚層狀，節(jié)理發(fā)育，弱風化，為Ⅳ圍巖。西固斜井與主洞相交與DK231+500處，斜井長度312m，該處地質(zhì)為第三系下統(tǒng)礫巖和砂巖相互夾層;礫巖呈中厚層狀，節(jié)理發(fā)育，弱風化，為Ⅳ圍巖;砂巖呈厚層狀，節(jié)理發(fā)育，弱風化，為Ⅳ圍巖。

2、斜井高進正洞和低進正洞施工方案

2.1哈達鋪隧道斜井進正洞低進方案：

斜井進正洞時斜井端頭25m進行圍巖降級加強支護，加強段前10m支護采用I16型鋼架，其他參數(shù)按斜井Ⅴ級圍巖參數(shù)進行施工。在斜井與正相交的15m處寬度突變，由原來的6.5×6（寬×高）m在1m范圍內(nèi)漸變至10×7（寬×高）m。前10m加寬段采用I20a型鋼架支護。洞口5m范圍內(nèi)鋼架采用I25a型鋼進行加強支護，其他參數(shù)按斜井Ⅴ級圍巖參數(shù)進行施工。斜井端頭一榀鋼架上部加設(shè)I25a型鋼橫梁，橫梁長度12.4m。橫梁與拱部鋼架采用I20a型鋼進行豎向加強，間距100cm（豎向支撐I20a鋼架位置與正洞的橫向鋼架對應(yīng)），中間用C25噴射混凝土填充。

進行入正洞時，先隨正洞拱部橫向施工一條寬度4.6m的上導坑，上導坑的洞頂與正洞橫向拱部線型一致，拱頂超挖15cm（預(yù)留上導坑頂部橫向支撐位置）。上導坑采用I12.6型鋼進行臨時“門”型支護（臨時支護的立柱以后拆除，橫梁做為正洞的縱向附助支撐不拆除）。上導坑在支護過程中，錨桿類型及間距按照正洞Ⅴ級圍巖參數(shù)進行施工。上導坑開挖至正洞另一側(cè)后，在上導坑頂部橫向支撐橫梁下安裝正洞拱部鋼架，鋼架的斜井一端支撐于斜井洞口鋼架的橫梁上，另一端采用350cmΦ22螺紋砂漿鎖腳錨桿加固。正洞支護鋼架應(yīng)與上導坑的頂部橫向鋼架進行焊接。正洞鋼架安設(shè)完成后，安設(shè)正洞另一側(cè)鋼架端左右線聯(lián)接橫洞頂?shù)臋M梁。再次噴射正洞拱頂混凝土。上導坑落底。

拆除一側(cè)上導坑側(cè)面立柱，向正洞一側(cè)按分部開挖方法施工至距斜井中心線20m處。再拆除另一側(cè)上導坑立柱，向正洞另一側(cè)按分部開挖方法施工。待左洞施工正常后再進行左右線聯(lián)接橫洞的開挖。

為了確保右線施工的正常進行，聯(lián)接橫洞按按斜井端頭的斷面參數(shù)進行施工（10×7（寬×高）m）。支護參數(shù)同斜井。橫洞進右線的施工方法同上。斜井進正洞里面圖、斜交斜井進正洞平面圖如下：

2.2哈達鋪隧道斜井進正洞高進方案：

斜井與正洞交匯處25m范圍內(nèi)進行加強支護處理，靠正洞15m處將斜井寬度加寬至10m，高度由原斜井高度漸變至隧道開挖頂高程上1.5m。斜井距正洞口10m處支護形式由原來的直墻式改變?yōu)榍鷫κ健＝Y(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況在需要時拱部設(shè)置超前小導管進行超前支護。斜井斷面加寬后采用正臺階法進行施工。

在斜井施工中，斜井與正洞左右線側(cè)的左右側(cè)壁交匯里程處斜井設(shè)置雙I25a鋼架加強交匯段的支護強度。斜井與正洞交匯處斜井支護采用I20a型鋼架。斜井施工開挖支護至右線右側(cè)壁止。在斜井施工結(jié)束后進行正洞施工，分左右洞錯開單向單口開挖進入正洞施工。正洞采用正臺階法進行施工。施工前先對左線一端進行中線定位及開挖輪廓放樣。依據(jù)開挖輪廓對橫通道側(cè)壁拱肩處支護鋼架在正洞環(huán)向面上進行加強處理：在橫通道拱肩處正洞開挖輪廓線外的每榀鋼架拱腳處兩側(cè)先打鎖腳錨桿。人工鑿除橫通道側(cè)壁正洞開挖輪廓線位置處的噴射混凝土，切割斜井鋼架，安設(shè)正洞第一榀鋼架（鋼架拱部為斜向鋼架，鋼架采用I25a加強）。打設(shè)正洞洞口超前小導管并注漿加強。人工拆除正洞掌子面處橫通道的側(cè)壁鋼架。開挖正洞拱頂位置，安設(shè)正洞拱部支護。至正洞掌子面開挖垂直前在斜拱架上安設(shè)完成二榀正洞鋼架。正洞按正臺階法正常循環(huán)施工。然后按相同方法開挖右線相反方向的正洞洞口。斜井進主洞立面圖、斜井與主洞接頭斷面鋼架圖如下所示：

3、各方案優(yōu)缺點分析：

3.1斜井低進正洞優(yōu)缺點分析：

缺點：斜井低進正洞，在進入正洞時要進行挑頂施工，施工過程不易控制;且在進入正洞時只能以小導坑的方式延正洞拱頂?shù)幕⌒伍_進（指小導坑縱向上部），小導坑的施工斷面為矩形，斷面小不利于機械施工，進洞速度緩慢;斜井低進正洞工序轉(zhuǎn)換較多，不利于及早時洞;斜井對應(yīng)的橫通道做為以后隧道施工的一個重要安全、施工通道，其斷面尺寸太小直接影響正洞隧道施工，不利于建設(shè)單位對隧道施工工期的要求;斜井低進正洞不利于正洞通風排煙。

優(yōu)點：斜井低進正洞施工斷面較小，工程數(shù)量小;施工的安全性較好。

3.2斜井高進正洞優(yōu)缺點分析：

優(yōu)點：斜井端部及橫通道按上、下斷面施工（正洞與橫通道交匯處先按橫通道斷面進行施工）機械施工，能實現(xiàn)早進洞的施工原則;采用高進的施工方法有利于正洞的通風與排煙;斜井口及對應(yīng)橫通道的斷面加大有利于以后正洞施工機械運輸，可確保隧道施工的工期要求;從橫通道進入正洞時，由于橫通道側(cè)壁支護體系進行了有效的轉(zhuǎn)換，確保了正洞施工的安全。

缺點：斜井高進正洞工程數(shù)量較大;

4、結(jié)論

通過以上的比選分析，結(jié)合對西固、西迭、哈達、阿塢斜井采用斜井高進正洞的實際施工經(jīng)驗，加上設(shè)計、施工不斷優(yōu)化，在施工中積極采取工程實踐中總結(jié)的控制措施，經(jīng)過不斷的探索和總結(jié)，采用斜井高進正洞施工方案，隧道變形在可控范圍內(nèi)，消除了斜井進正洞的安全風險隱患，確保的后續(xù)正洞施工的進度。同時，隧道施工環(huán)境可視度良好，風機通風排煙用電量節(jié)約，在一定程度上為正洞施工提供了施工技術(shù)參數(shù)。

參考文獻：

[1]關(guān)寶樹，趙勇.軟弱圍巖隧道施工技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2]TB10108-2002，鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)范[S].

[3]蔣同虎，霍三勝，葉飛，等.淺埋軟弱破碎圍巖隧道進洞施工技術(shù)研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù).2011（03）.

[4]王勇.隧道斜井進正洞挑頂方案比選及優(yōu)化[J].山西科技.2010（05）.

（作者單位：中鐵七局集團第三工程有限公司）