同马山隧道斜井进正洞挑顶施工技术

何 剑

(中铁隧道集团有限公司，河南洛阳 471000)

1 工程概况

贵广铁路同马山隧道位于贵州省黔南州三都县境内，全长13 931 m。隧道工程地质条件复杂，地形地貌特殊，沿线穿越众多断层破碎带，隧道岩性以砂质板岩、绢云母板岩夹凝灰质板岩、变质粉细砂岩为主，岩体为薄～中厚层状、板状结构，水平层理发育。该隧道是全线重点工程，工期压力大，为加快隧道施工进度，隧道设计划分为1号斜井、2号斜井、横洞及出口四个施工区段。为了解决1号斜井与正洞上断面相交受力差、挑顶时间长的困难，我们从力学及施工方法、工艺上进行改革与创新，经过实践，取得了良好效果。

1号斜井洞身坡度为11%，斜井与正洞线路方向平面夹角为90°，此段围岩为Ⅲ级。

2 总体施工方案

先由斜井施工断面开挖进入正洞，然后向正洞洞身扩挖至正洞上半断面，当满足施工空间后，再反向扩挖成型，进行正洞开挖。

2.1 正洞及斜井交叉口设计情况

1号斜井施工段及进入正洞里程段均为Ⅲ级围岩，采用全断面法进行施工。正洞采用复合式衬砌，初期支护为12 cm厚C25喷射混凝土，拱部设φ22组合中空锚杆及φ6钢筋网，边墙设φ22砂浆锚杆，锚杆间距1.2 m×1.5 m(环向×纵向)，每根长为3.0 m，钢筋网间距为25 cm×25 cm，二次衬砌采用40 cm厚C35纤维混凝土。斜井采用锚喷衬砌支护，C25喷射混凝土厚10 cm，拱部设φ22砂浆锚杆及φ8钢筋网，锚杆间距1.2 m×1 m(环向×纵向)，每根长为3.0 m，钢筋网间距为25 cm×25 cm。

2.2 交叉口部加强段的施工

交叉口部地段围岩处于三维受力状态，受力集中、复杂，支护跨度较大，受力极为不利，对口部加强支护措施:

1)交叉口部门架采用Ⅰ18工字钢架加强支护，2榀并联焊接为一体，且钢架用Ф12钢筋做箍筋加强，其间距为0.5 m。钢架支立完成后，在门架横梁上施打垂直正洞线路方向的小导管，小导管采用Ф42无缝钢管，环向间距为0.4 m，每根长为3.0 m(以便进正洞挑顶施工)。2)因考虑到门架受力大，且跨度较大，在门架内架一榀直墙、圆弧拱顶的钢架共同承担门架受力，该钢架也为2榀并联焊接为一体，在安装就位后与门架焊接为一体，在门架与该圆弧拱顶钢架之间用Ⅰ18斜向支撑焊接连接分担门架受力(且可减小门架挠度)，门架与该圆弧拱顶钢架之间的空隙用喷射混凝土回填密实，如图1所示。

2.3 斜井与正洞交叉口部加强段

修改为:斜井口部采用Ⅰ18工字钢钢架支护，拱架间距1.0 m，施工长度共10 m，钢架底脚采用25a长槽钢作为垫脚，钢架底脚及起拱位置分别设2根φ22锁脚锚杆，锚杆每根长4.0 m，为确保该段围岩的稳定性，在拱部设φ22中空注浆锚杆，边墙设φ22 砂浆锚杆，锚杆每根长为3.5 m，锚杆间距为0.8 m×0.8 m，呈梅花形布设，锚杆与钢架焊接牢固。为了提高初支的整体性，加密钢架纵向Ф22连接钢筋，环向间距为0.6 m，与钢架焊接牢固，采用25 cm厚C25喷射混凝土封闭，全环设φ8钢筋网，钢筋网间距25 cm×25 cm。与正洞相接处架立一榀门架钢架加强支护，见图2。正洞交叉口部采用Ⅰ18工字钢架加强支护，长度5 m～10 m。为保证隧道设计净空断面，本段内预留沉降量为9 cm。

3 施工方法及步骤

总体施工步骤:斜井向右进入正洞，开挖至左线边墙即转向段施工→正洞洞身向大里程扩挖至上半断面→正洞正常段开挖→反向(小里程)扩挖→仰拱及仰拱填充→组装台车→拱墙二衬施工→正常施工。斜井进正洞过渡段断面如图3所示。

当斜井施工至与正洞相交时，于正洞与斜井相交里程起，标高从井底标高逐步提高至正洞上半断面的底面标高，长度约23 m，坡度约为12.36%，由斜井逐步转向至正洞线路方向施工，然后逐步扩挖至正洞的上半断面开挖，当正洞上半断面施工20 m，开始施工已开挖完成的上半断面约20 m的下半断面开挖，形成工作面后，反向开挖至斜井交叉口处，及时施作仰拱及其填充，扩挖到满足拱墙二衬空间后，尽早施工交叉口段拱墙二衬，闭合成环。

具体施工步骤如图4，图5所示。

4 施工要点及工艺

1)每循环开挖进尺控制在1.3 m左右，开挖前先安装钢架，施作超前小导管，小导管长3.5 m，环向间距0.4 m。

2)转向段及扩挖段施工中，开挖后先初喷混凝土，及时施作锚杆及钢筋网片，复喷混凝土至设计厚度，及早封闭成环。

3)正洞上断面施工时，钢架架立完成后，用Ⅰ18型钢框架支撑，立柱底脚铺25a槽钢，槽钢长0.5 m，垂直地面打设2根长1.0 m的锁脚锚杆固定槽钢。

4)喷射混凝土前，按照设计要求施作锚杆，沿正洞线路方向拱部施作超前小导管，导管长3.5 m，环向间距0.4 m。

5 施工注意事项

1)施工中加强围岩量测，根据量测结果及时反馈支护信息，确保支护措施安全合理。

2)加强交叉口段初期支护，尽快施工仰拱及拱墙衬砌成环。

3)在施工时必须设专人值班，随时观察围岩及支护结构的稳定性。

4)制定挑顶施工应急预案，做好应急材料、物资的储备。

6 结语

根据同马山隧道施工实践，采用导坑反挑法进行挑顶施工具有以下优点:

1)施工进度快。

采用导坑反挑法施工，断面较小，工艺简单，循环进度较快，该隧道共用时间20 d。

2)施工难度小。

该方法施工难度小，与传统的由抬高斜井拱顶过渡到正洞的施工方法相比，减少了正洞超设计轮廓线部分的开挖，从而减少了初期支护及拱墙二次衬砌混凝土的回填量。

3)施工断面小，有利于围岩受力，且施工进度快，支护及时，围岩变形得到有效的控制，确保了施工安全。

[1]铁建设[2010]241号，高速铁路隧道工程施工技术指南[S].

[2]高海宏.复杂条件下大跨公路隧道施工中的关键技术[J].隧道建设，2008(2):5-51.

[3]关宝树.隧道工程设计要点集[M].北京:人民交通出版社，2003.