哈達鋪隧道斜井進正洞高進和低進施工技術方案比選

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構造影響，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4座斜井實踐對隧道斜井進正洞高進和低進施工技術方案進行比較得出一些結論，可為后續同類或相近施工提供參考，并有待繼續研究和完善。

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;洞身穿過板巖夾灰巖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地質巖性及構造

該隧道經過地層主要有第四系全新統沖洪積淤泥、淤泥質粉質黏土、粉質黏土、粉土、砂質黃土、中砂，洪積（粗）角礫土;下第三系砂巖、礫巖、泥巖及三疊系中統砂巖、板巖局部夾雜灰巖等。隧道斜井輔助坑道穿越山體特殊不良地質主要有濕陷性黃土、滑坡、泥石流及巖堆等;隧道通過范圍基巖節理、裂隙發育，多“X”型，特殊地質構造主要有1條斷層破碎帶（帶寬均為100m），屬高地應力區;其中特殊巖土板巖夾灰巖、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，該處地質為第三系下統礫巖和砂巖相互夾層;礫巖呈厚層狀，節理發育，弱風化，為Ⅳ圍巖;砂巖呈中厚層，節理發育，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，該處地質為第三系下統礫巖和砂巖相互夾層;礫巖呈厚層狀，節理發育，弱風化，為Ⅳ圍巖;砂巖呈中厚層狀，節理發育，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，該處地質為第三系下統礫巖和砂巖相互夾層;礫巖呈中厚層狀，節理發育，弱風化，為Ⅳ圍巖;砂巖呈厚層狀，節理發育，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，該處地質為第三系下統礫巖和砂巖相互夾層;礫巖呈中厚層狀，節理發育，弱風化，為Ⅳ圍巖;砂巖呈厚層狀，節理發育，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，其他參數按斜井Ⅴ級圍巖參數進行施工。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范圍內鋼架采用I25a型鋼進行加強支護，其他參數按斜井Ⅴ級圍巖參數進行施工。斜井端頭一榀鋼架上部加設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），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級圍巖參數進行施工。上導坑開挖至正洞另一側后，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。正洞支護鋼架應與上導坑的頂部橫向鋼架進行焊接。正洞鋼架安設完成后，安設正洞另一側鋼架端左右線聯接橫洞頂的橫梁。再次噴射正洞拱頂混凝土。上導坑落底。

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

為了確保右線施工的正常進行，聯接橫洞按按斜井端頭的斷面參數進行施工（10×7（寬×高）m）。支護參數同斜井。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為曲墻式。結合現場地質情況在需要時拱部設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的左右側壁交匯里程處斜井設置雙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壁止。在斜井施工結束后進行正洞施工，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。依據開挖輪廓對橫通道側壁拱肩處支護鋼架在正洞環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先打鎖腳錨桿。人工鑿除橫通道側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壁鋼架。開挖正洞拱頂位置，安設正洞拱部支護。至正洞掌子面開挖垂直前在斜拱架上安設完成二榀正洞鋼架。正洞按正臺階法正常循環施工。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、各方案優缺點分析：

3.1斜井低進正洞優缺點分析：

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的弧形開進（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換較多，不利于及早時洞;斜井對應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。

優點：斜井低進正洞施工斷面較小，工程數量小;施工的安全性較好。

3.2斜井高進正洞優缺點分析：

優點：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，由于橫通道側壁支護體系進行了有效的轉換，確保了正洞施工的安全。

缺點：斜井高進正洞工程數量較大;

4、結論

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

參考文獻：

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（作者單位：中鐵七局集團第三工程有限公司）