黃土隧道斜井進主洞快速施工安全技術控制

位華強 楊偉

摘?要：結合在三門峽市國道310洛三界至三門峽西段南移新建工程地坑院黃土隧道斜井挑梁施工實踐，從工程概況、工藝流程及方法等方面進行快速施工安全技術控制，以供類似工程參考借鑒。

關鍵詞：黃土隧道斜井;挑梁;快速安全;技術控制

目前，國內黃土隧道斜井進正洞挑梁施工傳統多采用過渡小導洞法，斜井施工至與正洞隧道邊墻交界后，先對交叉口處斜井洞身進行加固，加固完后，再進行挑梁施工。從斜井與正洞邊墻相交里程起，采用過渡小導洞進入正洞洞身開挖，于隧道正洞中線處達到正洞拱頂高程。但采用傳統過渡小導洞法施工，不僅施工作業面狹小，人員、機械設備操作空間受到限制，容易產生機械傷害、物體打擊等事故，同時斜井與正洞交叉口段連接整體性較差，小導洞門架破除時，工字鋼往往變形、扭曲而不能再次周轉使用;工期長，易造成圍巖暴露時間長，拱頂下沉和圍巖收斂變形控制難度大，施工風險高。

1 工程概況

國道310洛三界至三門峽西段南移新建工程地坑院隧道位于河南省三門峽市陜州區境內，采用雙線分離式隧道，左線長3456m，右線長3440m，該隧道下穿5A級文物保護區陜州地坑院。斜井長452m，與地坑院隧道右洞交叉口樁號YK91+350，距右線大里程端1771m，距右線小里程端1689m，標準斷面38.5m2，輔助地坑院隧道主洞施工。由于地坑院隧道斜井處粉質黏土具有弱膨脹性，其自由膨脹率在13%～45%。該層土層具有裂隙性和膨脹性，富含親水礦物（高嶺土等），隨水分變化產生顯著的干濕縮脹變形。遇水后易發生膨脹，膨脹力較大，易引起洞體膨脹變形，并且斜井與正洞交叉段受力復雜，施工技術難度大。

2 主要施工方案

采用PC220型挖掘機直接挑頂開挖，加快了開挖速度，減少了圍巖暴露的時間，使得初支快速封閉，有效控制了隧道挑頂斷面的沉降變形。通過在導洞門架橫梁與豎向支撐間采用螺栓連接，使得導洞豎向門架拆卸便捷高效，同時避免了門架拆除時扭曲變形，門架工字鋼可循環利用。不僅減少了材料的浪費，同時也降低了工人操作難度。

3 主要施工技術

3.1 超前地質預報

首先采用地質雷達進行探測，然后進行分析判斷，根據不良地質的空間位置，確定鉆孔的方位、孔數，一般同一斷面鉆孔數量為3個，采用直徑110mm取芯鉆機進行鉆孔取芯，并做好詳細記錄，鉆孔長度控制在12m之間，保護段長度不小于3m。

3.2 大型設備挑梁施工準備

（1）斜井采用三臺階法施工至與正洞隧道邊墻交界XJK0+011后，斜井洞身仰拱回填澆筑完成，預留拱墻鋼筋，完成工法轉換后，進行挑頂施工。由于斜井寬9.44m，主洞寬12.82m，從斜井與正洞邊墻相交里程起，采用過渡小導洞進入正洞洞身開挖至主洞外邊線共15.5m長，然后安裝導洞上部主洞的2號20a鋼架@50cm。沿主洞東西兩側三臺階法開挖，開挖過程中采用切割機和局部破碎錘破除導洞側壁拱架，導洞加強段4.25m與主洞2號鋼架連接處，斜線破除保證與斜井拱架連接牢固。

（2）導洞寬5.5m，最高8.94m，采用25a工字鋼@50cm，Φ6.5鋼筋網片@20×20cm，C25噴射砼30cm，鋼架間用環向間距1.0m的Φ22縱向連接筋固定為一個整體。考慮后續拆除方便，導洞上橫梁由于需要預留主洞2號鋼架空間，采取上橫梁與豎撐轉角處焊接，豎撐與豎撐65cm處和豎撐與下橫梁采用鋼板連接（噴射砼時，對連接鋼板塑料薄膜保護），其中導洞加強段處分兩次開挖，拱架間鋼板連接，Φ42×4縮腳錨管2根3m間距同拱架間距。

3.3 大型設備挑梁施工步驟

（1）導洞開挖過程中，根據現場挖掘機長度，從XJK0+011變形縫加強段處長4.25m，施作導洞寬5.5m，高8.94m，25a工字鋼共9榀，封閉成環，拱頂預留沉降量10cm。完成后從第三榀鋼架位置回填土高1.72m，長3.25m，使導洞形成24°，長138m的坡道，坡道頂端為主洞上臺階拱架連接處，開始主洞導洞施工，主洞導洞拱頂預留沉降量40cm，弧長11.04m，25a工字鋼共18榀。

（2）導洞全部封閉成環后，在導洞內開始主洞2號鋼架支立（主洞2號鋼架分兩部分加工，前半部分先加工弧長1104m，后半部分根據與斜井導洞拱架連接長度，提前在廠區加工成型）2號鋼架與斜井連接處采用等離子切割焊接連接，施做Φ42x4縮腳錨管L=4m，2根間距同主洞拱架，綁扎Φ6.5鋼筋網@15x15cm，噴射C25砼24cm。

（3）采用破碎錘破除導洞豎撐噴射砼，支立2號鋼架，其中與斜井導洞加強段處斜向長7.02m拱架焊接牢固。

（4）主洞導洞內拱架支立完成后，開始三臺階臨時仰拱施工工法分別向進口、出口方向間隔循環掘進，跨過斜井斷面6m后，施工正洞中臺階，中臺階達到8m后，施工正洞下臺階，最后開始正洞施工，完成工序轉換。

3.4 初支拱架保證措施

（1）斜井挑梁門架采取I25a工字鋼按50cm間距進行支撐，主洞拱架I20a工字鋼按50cm間距進行支撐。提前在鋼筋加工廠采用自動離子切割機設備切割成弧、自動式沖孔臺鉆等工藝，確保現場主洞拱架與斜井斜向安裝精度。

（2）門架豎撐第一次施工完成后、主洞2號鋼架與斜井連接處螺栓連接和臺階法臺階分界處的拱腳部位，每邊各打設2根4m長Φ42x4縮腳錨管。鎖腳錨管采用風動鑿巖機進行小孔徑鉆孔，鉆孔成型后，打入導管。導管末端與鋼架用A3鋼板滿焊連接。

4 結語

國道310洛三界至三門峽西段南移新建工程地坑院隧道斜井挑頂，采用大型設備施工使得圍巖快速封閉，有效降低了安全風險;并且有效縮短了各工序施工時間，提前了15天工期，為地坑院隧道按期貫通爭取了時間，促進了公路橋梁工程發展，推動新技術應用具有重大意義。

參考文獻：

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作者簡介：楊偉，工程師。