特長大跨公路隧道輔助通道小導(dǎo)洞進(jìn)洞施工技術(shù)

摘要：文章結(jié)合貴州重遵擴(kuò)容項目桐梓隧道4#斜井進(jìn)正洞小導(dǎo)洞進(jìn)洞擴(kuò)挖及反向擴(kuò)挖施工實例，介紹了隧道斜井托梁門架配合鎖腳錨桿、超前小導(dǎo)管加強(qiáng)支護(hù)正洞型鋼拱架進(jìn)正洞的施工技術(shù)，為同類大斷面隧道斜井小導(dǎo)洞進(jìn)洞施工提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：大跨隧道；斜井進(jìn)正洞；雙拼門架；小導(dǎo)洞

中圖分類號：U455.4

0 引言

國家中長期發(fā)展規(guī)劃高度重視交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重心逐步向地形、地質(zhì)極端復(fù)雜的地區(qū)推進(jìn)，萬米級雙向六車道大斷面高速公路隧道工程正在投入或即將投入生產(chǎn)。斜井作為長大隧道的輔助施工通道，是加快施工進(jìn)度的主要方式之一。斜井與主洞交叉口處的斷面大，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，是隧道施工安全、質(zhì)量的重點控制段［1］。本文依托項目桐梓隧道4#斜井與主洞交叉口段施工采用小導(dǎo)洞進(jìn)主洞方案，通過設(shè)立門架、增加鎖腳，加強(qiáng)超前支護(hù)，加強(qiáng)監(jiān)控量測等手段，安全高質(zhì)完成了斜井交叉口施工，為今后特長大跨隧道斜井交叉口的施工提供參考。

1 工程概況

重遵擴(kuò)容項目桐梓隧道位于貴州遵義桐梓縣境內(nèi)，設(shè)計為左、右線分離式雙向六車道隧道。主洞建筑限界凈寬14.75 m，凈高5 m，最大斷面面積達(dá)213 m2。桐梓隧道全長10 497 m，最大埋深639.61 m，隧道是全線控制性工程。

桐梓隧道（出口端）全長4 494 m，里程為ZK40+511～ZK45+005。隧道地質(zhì)以灰?guī)r、泥巖為主。作為設(shè)計確定的Ⅳ級極高風(fēng)險隧道，全隧要穿越3條斷層破碎帶，存在煤層采空區(qū)、高瓦斯、高地應(yīng)力、巖溶、突泥涌水等復(fù)雜地質(zhì)。合同工期僅為41個月，為緩解工期壓力，在原設(shè)計3#斜井與主洞出口端之間新增4#斜井一座，作為施工輔助通道，見圖1。在緩解主洞施工工期壓力的同時，提高隧道瓦斯段施工安全性。斜井長度為410 m，與主洞右洞相交于YK42+810，井底加強(qiáng)段與正洞交角為60°，最大坡度為10%，加強(qiáng)段坡度為2%。如何確保4#斜井快速、安全進(jìn)入正洞，達(dá)到輔助正洞施工是實現(xiàn)工期目標(biāo)的關(guān)鍵。

2 總體施工方案

4#斜井與正洞交叉口段設(shè)計為Ⅲ級圍巖，通過對同類大斷面隧道的施工方案的分析優(yōu)化，結(jié)合開挖揭露圍巖地質(zhì)狀況，采用小導(dǎo)洞法進(jìn)入主洞，進(jìn)行擴(kuò)挖形成正洞上臺階斷面，然后反向拆除小導(dǎo)洞門架，并施作正洞初期支護(hù)，形成隧道正式斷面的施工方案。

新增4#斜井與主洞交叉口施工工藝流程如圖2所示。

2.1 新增4#斜井底端鋼架轉(zhuǎn)向施工

根據(jù)新增斜井與正洞的相交角度為60°，新增斜井底端加強(qiáng)段襯砌鋼架為Ⅰ14鋼架，縱向間距1.2 m，屬Ⅲ級圍巖。新增斜井加強(qiáng)段開挖寬度11.16 m，斜井與正洞交叉口段寬度為12.89 m。斜井底端鋼架轉(zhuǎn)向需調(diào)整型鋼鋼架間距，斜井洞右側(cè)鋼架間距按1.2 m/榀設(shè)置，斜井洞左側(cè)鋼架間距按1.8 m/榀設(shè)置。經(jīng)過10榀鋼架的調(diào)節(jié)，逐步將斜井鋼架由垂直斜井中心線方向轉(zhuǎn)向平行于正洞中心線方向，如圖3所示。

其中1～9榀鋼架為變斷面異形鋼架，鋼架寬度、高度逐步變化。第10榀、11榀鋼架并列焊接，在其外制作Ⅰ22 b型鋼制作門架并與鋼架焊接牢固。

2.2 門架施工

門架作為正洞鋼架的受力支撐平臺，由雙拼Ⅰ22 b型鋼架組合焊接加工而成。當(dāng)斜井施工至底端第10榀前，先擴(kuò)挖安裝雙拼Ⅰ22型鋼拱架，拱架安裝完成后施作斜井底端第10榀拱架，并與雙拼拱架焊接牢固，在拱架中部各設(shè)置一對鎖腳錨桿焊接固定，斜井拱架與雙拼型鋼拱架在頂部采用Ⅰ22型鋼焊接，門架如圖4所示。

2.3 新增4#斜井正洞內(nèi)轉(zhuǎn)向施工

新增斜井?dāng)嗝孓D(zhuǎn)向初支采用Ⅰ14型鋼架，以斜井全斷面掘進(jìn)轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向段外側(cè)長度為19 m，轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)長度為7 m，按10榀鋼架完成轉(zhuǎn)向，外側(cè)鋼架間距為10 m×1.9 m，內(nèi)側(cè)鋼架間距為10 m×0.7 m，轉(zhuǎn)向階段拱頂標(biāo)高逐步抬高與正洞洞頂標(biāo)高一致。如圖5所示。

2.4 新增4#斜井正洞內(nèi)喇叭口擴(kuò)挖施工

喇叭口擴(kuò)挖采用6榀Ⅰ14型鋼初支鋼架完成，喇叭口擴(kuò)挖長度為5 m，共6榀型鋼鋼架，間距為1.0 m，第6榀鋼架擴(kuò)挖至正洞上臺階正常斷面，擴(kuò)挖段采用弱爆破，短進(jìn)尺，及時支護(hù)，確保施工安全。

2.5 正洞上臺階開挖

形成正洞上臺階后，在有條件的情況下，繼續(xù)施工約20 m后停止施工，噴混凝土封閉掌子面。

2.6 正洞交叉口段初支拆換施工

正洞交叉口段的初支拆換施工是新增4#斜井與主洞交叉口施工的重點。拆換段有喇叭口段、斜井?dāng)嗝嬲磧?nèi)轉(zhuǎn)向段，總體長度約為30 m。拆換段范圍如圖6所示。

2.6.1 超前小導(dǎo)管施工

小導(dǎo)洞拱架反向拆除前，沿主洞設(shè)計開挖輪廓線外按照縱向240 cm×環(huán)向40 cm間距施作長4 m的42 mm×4 mm超前小導(dǎo)管，嚴(yán)格注漿工藝，超前小導(dǎo)管尾端與鋼架焊接牢固，如圖7所示。

2.6.2 正洞初支拆換施工

拆換型鋼鋼架應(yīng)采用“弱爆破，短進(jìn)尺，快封閉、勤量測”的原則。每次拆換1榀鋼架，采用弱爆破結(jié)合破碎錘、人工風(fēng)鎬拆換。嚴(yán)禁強(qiáng)爆破，多榀鋼架同時拆換，確保交叉口段施工安全［2］。

正洞反向拆換至轉(zhuǎn)向異形段時，先進(jìn)行正洞Ⅰ14拱架測量放樣，于小導(dǎo)洞拱架與正洞拱架相交處右側(cè)，在小導(dǎo)洞Ⅰ14拱架上打設(shè)長3 m的20 mm藥卷鎖腳錨桿后，再對鎖腳錨桿下方的Ⅰ14拱架進(jìn)行切除，及時進(jìn)行主洞Ⅰ14拱架安裝等初支作業(yè)，鑿除拆換過程對拆換前的鋼架和正洞拆換后的鋼架一同監(jiān)測，預(yù)警交叉口段拱頂大面積坍塌，確保鑿除拆換過程中施工質(zhì)量、安全，見圖8。

2.6.3 正洞型鋼與斜井門框連接

雙拼門架范圍內(nèi)，正洞Ⅰ14型鋼與門架的連接采用鋼板加螺栓連接，末端設(shè)置型鋼小牛腿抵擋，加強(qiáng)鋼架與門架的連接。在門架上方增設(shè)2對長3 m的20 mm藥卷鎖腳錨桿，并在異形鋼架與主洞Ⅰ14型鋼鏈接處兩側(cè)設(shè)置2對長3 m的20 mm藥卷鎖腳錨桿，確保拱架受力完整。

2.7 施工監(jiān)控量測

施工中加強(qiáng)正洞與交叉口處監(jiān)控量測，涉及斷面變化處及交叉口位置均布置監(jiān)控量測點，并在每次開挖后及時埋設(shè)觀測點并讀數(shù)，初始讀數(shù)控制在開挖后12 h內(nèi)讀取。通過監(jiān)控數(shù)據(jù)得出結(jié)論：新增4#斜井與主洞交叉口處監(jiān)控量測數(shù)據(jù)滿足規(guī)范設(shè)計要求，初期支護(hù)未發(fā)現(xiàn)開裂，拱頂沉降及周邊收斂單次變化量、累計變化量及其變化速率均在控制值范圍內(nèi)，未超過預(yù)警值。如圖9～11所示。

3 施工注意事項

（1）門架開挖時嚴(yán)格控制頂部鉆眼角度及長度，確保開挖效果和圍巖的穩(wěn)定［3］。

（2）門架作為正洞右側(cè)鋼架腳的支撐平臺，承受圍巖及鋼架的壓力，鎖腳錨桿、初支工藝嚴(yán)格按要求施作。

（3）正洞右側(cè)型鋼鋼架范圍內(nèi)的開挖，鉆眼較為困難，應(yīng)分多次開挖，逐步修整到位，切忌打長眼，多裝藥，破壞圍巖的穩(wěn)定，造成超挖，嚴(yán)重時導(dǎo)致頂部坍塌。

（4）開挖后應(yīng)立即進(jìn)行初噴作業(yè)，確保噴射混凝土厚度4 cm，及時封閉圍巖，確保安全。

（5）門架腳應(yīng)置于堅硬基巖上，過程中確保型鋼腳盡早落底，起到支撐和承載壓力的作用。

（6）鋼架逐榀拆換，拆除采用弱爆破輔助風(fēng)鎬進(jìn)行，拆除順序一般從喇叭口擴(kuò)挖段往小斷面轉(zhuǎn)向段逐榀拆換，拆除一榀，支護(hù)一榀，確保拆換安全。

（7）鑿除小導(dǎo)洞初期支護(hù)鋼架后需立即施作正洞初期支護(hù)，待噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后方可進(jìn)行下一循環(huán)開挖。

（8）正洞鋼拱架在三角區(qū)域范圍內(nèi)應(yīng)適當(dāng)加大預(yù)留沉降量，宜控制在10～15 cm。

（9）施工過程中，應(yīng)及時布設(shè)監(jiān)控量測點，對重點區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控測量，隨時掌握圍巖及初支變形情況。

（10）桐梓隧道屬高瓦斯隧道，桐梓隧道4#斜井與主洞交叉口施工應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)，施工通風(fēng)可將風(fēng)筒接至交叉口斜井門架處，隨小斷面施工轉(zhuǎn)向而逐步緊跟，同時還應(yīng)配置多臺局扇，對通風(fēng)盲點、背風(fēng)處等架設(shè)局扇加強(qiáng)通風(fēng)，確保無死角，預(yù)防瓦斯集聚。

（11）隧道施工過程中保證連續(xù)不間斷通風(fēng)，且風(fēng)量、風(fēng)壓滿足規(guī)范和方案設(shè)計要求，不得隨意停風(fēng)。

4 結(jié)語

斜井作為長大隧道輔助施工通道是加快施工進(jìn)度的主要方式之一，而斜井與主洞交叉口處斷面大、結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，本文詳細(xì)介紹了桐梓隧道4#斜井與正洞交叉段采用雙拼門架、增加鎖腳，加強(qiáng)超前支護(hù)，加強(qiáng)監(jiān)控量測等手段，安全高質(zhì)完成了斜井交叉口施工，實現(xiàn)輔助正洞施工的要求，可為今后特長大跨隧道斜井交叉口施工提供參考。

參考文獻(xiàn)

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［3］鄧啟華.富水隧道Ⅴ級圍巖雙車道斜井進(jìn)正洞挑頂施工技術(shù)［J］.鐵道建筑科技，2014（3）：95-98.

收稿日期：2024-03-21

作者簡介：劉旭林（1972—），工程師，主要從事項目建設(shè)、施工管理工作。