長(zhǎng)大隧道輔助坑道進(jìn)正洞施工技術(shù)

劉春銀　劉麗配　李小偉

(中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島　066002)

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長(zhǎng)大隧道輔助坑道進(jìn)正洞施工技術(shù)

劉春銀劉麗配李小偉

(中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島066002)

摘要：根據(jù)龍池山隧道的工程概況，制定了田兒灣斜井進(jìn)正洞的施工方案，并闡述了交叉口處、進(jìn)洞時(shí)以及正洞的開(kāi)挖方法，分析了進(jìn)洞施工的難點(diǎn)及解決措施，有利于保證工程的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：隧道，交叉口，正洞，開(kāi)挖方法

1工程概況

蘭渝鐵路龍池山隧道穿越川陜分界的龍池山，全長(zhǎng)11 260 m，為雙線隧道，隧道凈空為11.5 m(寬)×8.85 m(高)，開(kāi)挖斷面面積為130 m2。為滿(mǎn)足工期要求，設(shè)置一座斜井和一座橫洞作為輔助坑道。

田兒灣斜井全長(zhǎng)1 316 m，設(shè)計(jì)最大坡度10.5%，交叉口處隧道埋深約440 m。斜井開(kāi)挖寬度7.04 m，高度7.37 m，開(kāi)挖面積52 m2。與正洞左中線交叉里程為DK460+536,交角104°11′36″。斜井與正洞左中線交叉處內(nèi)軌高程為667.81 m,交叉口處斜井拱頂?shù)陀谡垂绊?.4 m。斜井交叉口處總體平面圖見(jiàn)圖1。

2斜井進(jìn)正洞方案比選

根據(jù)斜井與正洞的交角及坡度的不同，斜井進(jìn)入正洞方式有兩種：一種是坑道坡度逐漸降低，在距正洞一定距離時(shí)，斜井拱頂

高程逐漸抬高至接近正洞拱頂高程，進(jìn)入正洞后采用上下臺(tái)階法進(jìn)行開(kāi)挖；另一種為以正洞仰拱填充表面標(biāo)高進(jìn)行控制，斜井底板高程與仰拱填充表面高程相同，進(jìn)入正洞后開(kāi)始下臺(tái)階開(kāi)挖，再以一定坡度在正洞進(jìn)行爬坡導(dǎo)坑施工，開(kāi)挖到一定高度后以標(biāo)準(zhǔn)上臺(tái)階掘進(jìn)。

3施工方案

斜井向正洞方向設(shè)計(jì)下坡坡度達(dá)10.5%，根據(jù)斜井與正洞交角及坡度進(jìn)行分析，考慮在交叉口處方便洞內(nèi)排風(fēng)及以往石質(zhì)隧道的施工經(jīng)驗(yàn)，決定采用第一種方法。即在斜井接近正洞時(shí)，逐漸抬高斜井拱頂高程，于正洞與斜井相交里程起，采用斜井?dāng)嗝鎸?dǎo)坑進(jìn)入正洞洞身開(kāi)挖，在正洞中線處達(dá)到正洞拱頂高程，施工中考慮沉降變形、臺(tái)車(chē)加寬等因素，然后再逐步擴(kuò)大至正洞標(biāo)準(zhǔn)斷面，再采用臺(tái)階法施工。

4施工方法

4.1交叉口處開(kāi)挖方法

斜井采用全斷面開(kāi)挖，直接進(jìn)入正洞開(kāi)挖。斜井開(kāi)挖到距正洞60 m處開(kāi)始采用向上爬坡施工，逐漸抬高底板高程，直至斜井拱頂?shù)陀谡垂绊? m處完成爬坡作業(yè)，貫通后立即對(duì)交叉口處按設(shè)計(jì)進(jìn)行支護(hù)。

為確保斜井進(jìn)正洞的施工安全，斜00+05～斜00+00處的初期支護(hù)采用Ⅰ16工字鋼加強(qiáng)支護(hù)(如圖2所示)，完成由垂直斜

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井中線到平行于正洞中線的過(guò)渡。架立鋼架后掛網(wǎng)、噴混凝土，鋼架間距1 m，拱、墻打設(shè)φ22徑向砂漿錨桿，錨桿長(zhǎng)度3.5 m，間距1.0 m×1.0 m(環(huán)×縱)，φ6鋼筋網(wǎng)尺寸為20 cm×20 cm。正洞支護(hù)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行Ⅲ級(jí)圍巖Ⅳ級(jí)加強(qiáng)支護(hù)。

斜井與正洞交叉口擴(kuò)挖至標(biāo)準(zhǔn)斷面后，沿斜井方向的Ⅰ20b工字鋼架支護(hù)必須及時(shí)跟進(jìn)。在斜00+00處支立2榀Ⅰ20b加強(qiáng)環(huán)作為支撐，使用連接螺栓將交叉口處的正洞Ⅰ20b鋼拱架與Ⅰ20b 工字鋼加強(qiáng)環(huán)連接并及時(shí)打設(shè)鎖腳錨桿以及噴射混凝土回填密實(shí)，如圖3所示。

4.2進(jìn)正洞時(shí)開(kāi)挖方法

進(jìn)入正洞洞身施工，由測(cè)量員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線確定底部與洞身交接位置AB，確定出b方向，使開(kāi)挖沿b方向開(kāi)挖，見(jiàn)圖4。當(dāng)沿b方向開(kāi)挖到預(yù)定尺寸后，測(cè)量放出正洞洞身中線及正洞洞身斷面輪廓線，使b方向繼續(xù)向前開(kāi)挖時(shí)確定各炮眼深度，使得開(kāi)挖時(shí)不會(huì)使正洞洞身線右側(cè)形成大的超挖或欠挖，最終開(kāi)挖到 A′B′正洞輪廓邊線。

4.3正洞開(kāi)挖方法

上臺(tái)階標(biāo)準(zhǔn)斷面輪廓完成后，在交叉口處把開(kāi)挖臺(tái)車(chē)旋轉(zhuǎn)90°，將斜井開(kāi)挖臺(tái)車(chē)改造成正洞上臺(tái)階開(kāi)挖臺(tái)車(chē)，利用開(kāi)挖臺(tái)車(chē)先在交叉口處開(kāi)挖出正洞上臺(tái)階輪廓，后向重慶方向上臺(tái)階開(kāi)挖25 m，即交叉口處加強(qiáng)鋼架部分開(kāi)挖支護(hù)完成。

交叉口開(kāi)挖完成后，在重慶方向開(kāi)挖到25 m后返回到交叉口處再進(jìn)行鋼架支護(hù)，利用開(kāi)挖臺(tái)車(chē)和支護(hù)臺(tái)車(chē)拼裝成整體平臺(tái)，

對(duì)交叉口處進(jìn)行鋼架支護(hù)。

交叉口處鋼架支護(hù)完成后，交叉口處鎖口完畢，根據(jù)工序時(shí)間安排，兩個(gè)方向分別交錯(cuò)同時(shí)開(kāi)挖，正洞兩側(cè)開(kāi)挖達(dá)到總進(jìn)尺140 m后進(jìn)行下臺(tái)階開(kāi)挖。交叉口處下臺(tái)階開(kāi)挖比較特殊，由于開(kāi)挖后出砟、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)等比較困難，需要先開(kāi)挖線路右側(cè)，給交叉口處出砟車(chē)留出運(yùn)輸通道，此處開(kāi)挖完畢后，立即進(jìn)行初期支護(hù)。下臺(tái)階開(kāi)挖支護(hù)后，形成140 m的全斷面作業(yè)空間。

5工序難點(diǎn)分析

5.1交叉口支護(hù)

正洞與斜井相交段處于復(fù)雜的三維受力狀態(tài)，為保證斜井進(jìn)正洞施工的順利完成，必須按要求支立鋼架，正洞支護(hù)鋼架底部必須穩(wěn)定牢固，每循環(huán)不超過(guò)2榀，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)該段正洞初期支護(hù)鋼架的鎖腳錨桿施工，并且焊接牢固。

5.2臺(tái)車(chē)組裝問(wèn)題分析

提前在安裝臺(tái)車(chē)的位置上方根據(jù)模板位置安裝吊環(huán)，為安裝模板吊裝用，同時(shí)還需要汽車(chē)吊配合安裝，提高效率，減少人工搬運(yùn)。組裝臺(tái)車(chē)時(shí)，在吊環(huán)位置增加滑輪組，拼裝模板時(shí)，根據(jù)即將安裝的模板位置，移動(dòng)二襯臺(tái)車(chē)，提高拼裝效率。

5.3加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)

龍池山隧道具有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高，開(kāi)挖斷面大，圍巖級(jí)別多等特點(diǎn)，其千枚巖自穩(wěn)能力差、遇水強(qiáng)度低，并且交叉口應(yīng)力集中、結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜。為了保證交叉口處施工安全，施工中把監(jiān)控量測(cè)作為穩(wěn)定性檢測(cè)的手段尤為重要。在斜井向正洞轉(zhuǎn)化過(guò)程中，必須重視監(jiān)控量測(cè)工作。拱頂沉降觀測(cè)采用精密水準(zhǔn)儀，水平收斂采用數(shù)字式收斂?jī)x進(jìn)行。斜井進(jìn)正洞后對(duì)未襯砌地段繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)掌握圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，確保施工安全。該段施工量測(cè)結(jié)果為：隧道拱頂沉降累計(jì)最大值為10.6 mm，水平收斂累計(jì)最大值為8.4 mm，整個(gè)施工過(guò)程處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5.4交叉口處加固處理

1)斜井段加固處理。對(duì)斜井00+05～00+00里程段采用鋼架加固，在斜井和正洞相交處設(shè)2榀Ⅰ20b鋼架并排架立作為門(mén)架，便于此處正洞鋼架支立；對(duì)斜井00+30～00+00里程段按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行模筑混凝土襯砌，確保交叉口處安全。

2)正洞段加固處理。交叉口處正洞DK463+511～DK463+561按照Ⅲ級(jí)圍巖Ⅳ級(jí)襯砌要求進(jìn)行施工，即噴射混凝土厚度從12 cm增加至23 cm，并增加鋼架及鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行加固；二襯厚度由40 cm增至45 cm，確保結(jié)構(gòu)安全。

6結(jié)語(yǔ)

龍池山隧道作為國(guó)內(nèi)客貨共線鐵路大斷面石質(zhì)隧道之一，也是全線較先開(kāi)始斜井進(jìn)正洞施工轉(zhuǎn)換的隧道。它的成功實(shí)施，為后續(xù)輔助坑道進(jìn)正洞提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。輔助坑道進(jìn)正洞作為隧道施工工序轉(zhuǎn)換，工序較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，工序間銜接緊密。為保證施工安全，對(duì)后續(xù)開(kāi)挖、支護(hù)及襯砌等工序創(chuàng)造作業(yè)空間，加快總體施工進(jìn)度，斜井進(jìn)正洞施工必須合理組織工序，優(yōu)化各工序交叉施工方案，在安全的前提下，提高施工效率。

參考文獻(xiàn):

[1]TZ 231—2008，鐵路隧道鉆爆法施工工序及作業(yè)指南.

[2]TZ 204—2008，鐵路隧道工程施工技術(shù)指南.

The dynamic response of cross-sea bridge tower during construction period under extreme waves

Sun Juan1Xie Hong’en2

(1.EastChinaBranch,ChinaRailwayBridgeSurvey&DesignInstituteGroupLimitedCompany,Nanjing210003,China;2.SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)

Key words:cross-sea bridge, bridge tower, construction period, extreme wave, Morison equation

Abstract:Taking the Qiongzhou Strait Bridge as the research object, according to the Morison equation, respectively using the Airy linear wave, stokes second order wave, Stokes fifth order wave made numerical wave maker, analyzed the wave elevation and wave load characteristics of three kinds of wave theory simulations, based on this made the calculation wave processes in bridge tower finite element model, researched the dynamic response characteristics of bridge tower during construction stage.

文章編號(hào)：1009-6825(2016)14-0161-03

收稿日期：2016-03-05

作者簡(jiǎn)介：劉春銀(1986- )，男，工程師；劉麗配(1983- )，女，工程師；李小偉(1983- )，男，工程師

中圖分類(lèi)號(hào)：U455

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A