富水破碎地層隧道斜井與主洞交叉處施工控制技術

潘彥邑，喻亮，劉晨，周勇，肖榮

（中國建筑第八工程局有限公司南方公司，廣東 深圳 518100）

1 工程概況

平田隧道位于廣西欽州市靈山縣境內，是大塘至浦北高速公路項目主要控制性工程之一。隧道左線起訖里程樁號為ZK40+070～ZK45+180，長5 110m；隧道右線起訖里程樁號為YK40+085～YK45+190，長 5 105m，隧道設置 1 座斜井，斜井全長525m，縱向坡度為9.948%，斜井采用無軌運輸，與隧道正洞左、右線分別交會于ZK42+785、YK42+804.5，左右洞相交連接處設置輔助通道。隧道斜井與主洞交叉處BIM 模型如圖1 所示。

圖1 隧道斜井與主洞交叉處BIM 模型圖

隧道全隧圍巖以中～強風化硅質頁巖、硅質泥巖為主，富水、軟弱松散破碎，同時受斷層帶影響，隧道洞身存在受力不均、易出現掌子面坍塌、涌水涌泥、支護變形等現象，特別是斜井與主洞交叉處，應力集中問題更加明顯，極易出現拱頂大范圍掉塊、坍塌的風險，大大制約了隧道施工安全。

2 施工方案

隧道斜井與主洞交叉處及輔助施工通道洞身通過“鉆爆法+機械開挖法”相結合的形式掘進，并及時進行支護。圍巖較軟弱時采用挖機直接開挖或用破碎錘破碎后出渣；圍巖較硬時，采用鉆爆法掘進，通過引進電子數碼雷管，精確的延遲確保微差減震，有效減少爆破對圍巖的震動以控制成形。嚴格控制每循環開挖進尺為1 榀鋼拱架長度，采用噴、網、錨、鋼架等聯合支護【1】。

2.1 洞身開挖及初期支護

1）當斜井洞身掘進至與主洞交界處時，暫停下臺階開挖，繼續開挖掘進起拱線以上部分的上臺階，直至與主洞拱部交界橫梁處為止【2】，該段洞身初期支護采用I18 型鋼拱架，縱向間距80cm；超前支護采用φ42mm×4mm 注漿小導管，超前小導管環向間距40cm，排距2.4m，長4.0m/根，每環26 根。隧道斜井與主洞交叉處開挖工序斷面如圖2 所示。

圖2 隧道斜井與主洞交叉處開挖工序斷面圖

2）根據設計結構尺寸要求，加工并施作斜井洞身與主線左洞交叉口處上半斷面門架，門架頂部橫梁采用I22b 型鋼，同時將主洞鋼支撐垂直與門架橫梁連接牢固，主洞鋼支撐采用I20a 型鋼，間距（即縱向0.8m）；并于拱架每一處連接接頭設置4 根φ42mm×4mm 鎖腳注漿小導管，小導管長4.0m/根。斜井與主洞交叉口型鋼門架與主洞鋼支撐布設如圖3 所示。

3）開挖并及時支護交叉口處主洞拱頂，同時，按設計要求施作另一側門架頂部I22b 型鋼橫梁及豎向支撐【3】。斜井與主洞交叉連接處拱頂為圍巖應力較集中部位，極易出現因受力不均導致出現變形下沉開裂，甚至出現坍塌現象，因此，對連接處橫梁每間隔80cm 設置4 根φ42mm×4mm 鎖腳注漿小導管，小導管長6.0m/根。鎖腳注漿小導管布設如圖4 所示。

圖3 斜井與主洞交叉口型鋼門架與主洞鋼支撐布設圖

圖4 鎖腳注漿小導管布設圖

4）采用短臺階法及時跟進下臺階開挖支護與仰拱襯砌施工，施工過程中加強監控量測，控制沉降量，確保初期整體支護的穩定。

5）輔助施工橫洞與右線交叉時采用與左線交叉口相同的方法進行。

2.2 隧道主洞掘進

當輔助施工橫洞下臺階作業面通過左線1 個臺車長度后，即可開始在輔助施工橫洞內進行主洞作業臺車組裝。臺車組裝完成后，先利用臺車側面進行主洞超前支護施工，然后，再按環形開挖預留核心土法開挖主洞作業面。當主洞單側掘進20m 后臺車調頭開挖另一側主線，并在后方主洞作業段內組裝另一架作業臺車。主洞作業面施工順序如圖5 所示。

圖5 主洞作業面施工順序示意圖

2.3 輔助施工橫洞二次襯砌施工

當輔助施工橫洞仰拱完成澆筑后，根據監控量測數據情況，若初期支護變形收斂穩定后即可開始對輔助施工橫洞進行二次襯砌施工。襯砌拱墻及拱部模板使用整體式襯砌臺車模板，臺車長度10m；跨越主線段采用木模封口，模板應拼接緊密，縫隙處使用海綿條或膠條填塞密封，模板應支撐牢固，澆筑時對稱澆筑，并嚴格落實振搗，確保襯砌混凝土密實，強度符合要求【4】。

3 安全質量保證措施

1）斜井與正洞交叉口地段為應力集中部位，錨桿的質量、長度，噴混凝土的質量、厚度以及鋼拱架的安裝位置、間距等須嚴格按方案要求進行。

2）制定詳細的監控量測計劃，設專職量測組，負責日常的測點埋設、監控量測、數據處理分析和儀器保養等工作，確保量測數據能及時、準確、反饋可靠，為施工提供準確的參考依據，保證施工的安全。

3）隧道施工前加強地質調查，采用地質雷達進行掌子面前30m 左右的短期超前地質預報，掌握掌子面前方的不良地質分布情況。當掌子面接近不良地質體10m 左右時，應采用鉆孔進行驗證。根據物探與鉆探結果，并結合前期地勘成果及地質調查資料，綜合判定不良地質體的范圍與程度。

4）洞身開挖嚴格控制超欠挖，噴混凝土采用濕噴技術，確保鋼支撐有足夠強度、剛度且連接牢固，仰拱和襯砌施工前，對中線、高程、斷面尺寸和凈空大小進行仔細檢查核對，必須準確無誤且符合設計要求后，方可灌注混凝土【5】。

5）開挖人員到達工作地點時，應首先檢查工作面是否處于安全狀態，并檢查支護是否牢固，掌子面如有松動的石、土塊或裂縫應先清除。有危險的地方應設置明顯的警示標志，并有防護、照明設施。

6）在隧道的掌子面開挖、噴錨、支護及仰拱部位的開挖、澆筑混凝土的過程中，必須確保逃生通道的完好，救生管道設置到位，并隨著開挖面的不斷掘進而向前移動。

4 結語

隨著我國高速公路的快速發展，長大隧道的修建也越來越多，增設斜井已經成為縮短工期及輔助通風的常用方法。斜井如何轉入正洞成為隧道施工的重難點，也是該類隧道施工的關鍵問題所在，采用以上施工方法安全順利地完成了平田隧道斜井進入正洞的施工，為后續高速公路長大隧道設置斜井、橫通道的施工提供了一定的參考。