鐵路隧道斜井進正洞喇叭口施工技術(shù)

摘要：依托蘭渝鐵路馬家坡隧道新增斜井進正洞施工，詳細介紹了隧道交叉段導(dǎo)坑爬坡挑頂以及交叉段鄰近區(qū)域斜井、正洞開挖支護施工技術(shù)，并制定了施工抽排水和監(jiān)控量測方案，保證了隧道安全施工，為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：鐵路隧道;喇叭口;導(dǎo)洞爬坡挑頂;反坡排水

0" "引言

相對于隧道其他段落，輔助坑道與正洞交叉口斷面空間較大，且交叉口多位于成巖較差，斷層和地質(zhì)構(gòu)造影響嚴重的斷裂帶等圍巖軟弱地段，施工風(fēng)險高。按照常規(guī)采用從下向上的挑頂方法進入正洞，不僅增加繁瑣、大量的臨時支護，極易造成拱頂坍塌、拱頂下沉變形大，安全風(fēng)險極高。本文依托蘭渝鐵路馬家坡隧道新增斜井進正洞施工，詳細介紹了隧道交叉段導(dǎo)坑爬坡挑頂以及交叉段鄰近區(qū)域斜井、正洞開挖支護施工技術(shù)，并制定了施工抽排水和監(jiān)控量測方案，保證了隧道安全施工。

1" "工程概況

1.1" "設(shè)計情況

蘭渝鐵路馬家坡隧道全長5830m，多為軟弱圍巖，屬于高風(fēng)險隧道，為保證工期目標，增設(shè)兩座斜井，其中1#斜井與正洞以交角68°相交于DK115+400。斜井井身長度630m，按斷面凈空為6.5m×7.5m（高×寬）的雙車道斷面設(shè)計。考慮交口段結(jié)構(gòu)安全，斜井井底 30m 采用Ⅳ級圍巖加強襯砌結(jié)構(gòu)，DK115+357～DK115+492 段 采用Ⅳ級非絕緣錨段襯砌。

1.2" "地質(zhì)情況

隧道通過范圍內(nèi)地層新老順序主要為第四系全新統(tǒng)滑坡堆積砂質(zhì)黃土和塊石土、上更新統(tǒng)沖積砂質(zhì)黃土、風(fēng)積砂質(zhì)黃土和更新統(tǒng)沖積砂質(zhì)黃土、細圓礫土，下伏上第三系泥巖夾砂巖，圍巖軟弱，地質(zhì)復(fù)雜[1]。

1.3" "水文情況

隧道洞頂山體沖溝發(fā)育，但匯水面積較小，雨后各沖溝內(nèi)洪水都較大。地下水主要為基巖裂隙水和第四系松散層孔隙潛水。隧道正常涌水量為646.80m3/d，可能最大涌水量為1293.60m3/d，水文地質(zhì)條件較好。

2" "斜井進正洞喇叭口施工技術(shù)

2.1" "斜井井身及平交段開挖支護

斜井井身平交段X1DK0+16.8～X1DK0+6.8采用超前小導(dǎo)管支護和注漿固結(jié)后，再采用全斷面鉆爆法開挖[2]，X1DK0+6.8以后采用三臺階法施工。開挖至X1DK0+03.5左右形成二臺階，之后采用導(dǎo)洞開挖方法平坡開挖至隧道中線右側(cè)。按中隔壁法支護后，分別向進、出口方向開挖，形成左側(cè)上臺階，再以導(dǎo)坑開挖至正洞右側(cè)，形成上臺階。

X1DK0+28.8～X1DK0+16.8段15榀工20b拱架逐步放大斷面至8m×8m，以便正洞挑頂施工，在X1DK0+16.8處開始，采用11榀I20b異型鋼架支護，中心鋼架間距0.7m/榀，左側(cè)約0.69m/榀，右側(cè)約94cm/榀，實現(xiàn)斜井中線到垂直于正洞中線的過渡[3-4]，底板封閉成環(huán)。

平交段拱墻設(shè)置長3.5m的Ф22全螺紋砂漿錨桿，間距1.0m×1.0m（環(huán)×縱）。拱部和邊墻均設(shè)置網(wǎng)格間距20cm×20cm的Ф8鋼筋網(wǎng)，其中拱部設(shè)置雙層鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土厚度為30cm。

2.2" "導(dǎo)洞爬坡挑頂

在X1DK0+06.8處開始按三臺階法開挖，再以導(dǎo)洞開挖方法平坡開挖至隧道中線右側(cè)。按中隔壁法支護后，分別向進、出口方向開挖，形成左側(cè)上臺階，再以導(dǎo)坑開挖至正洞右側(cè)，形成上臺階。挑頂過程中，為保證安全施工，需設(shè)置臨時支護。

為保證爬坡導(dǎo)坑施工安全，采用導(dǎo)洞開挖方法平坡開挖至正洞右側(cè)輪廓線。導(dǎo)洞斷面尺寸為3m×4m，預(yù)支護采用長度4.5m雙層超前小導(dǎo)管，間距20cm。支護采用I18工字鋼，間距0.6m/榀。拱墻采用3.5m長Ф22全螺紋砂漿錨桿，間距1.0m×1.0m（環(huán)×縱），并配網(wǎng)格間距20cm×20cm的Ф8鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土厚度25cm。開挖完成后，及時封閉臨時仰拱，確保安全。

2.3" "正洞開挖支護

爬坡導(dǎo)坑施工至線路右側(cè)輪廓線后，向兩側(cè)邊墻開挖形成正洞上臺階。1#斜井向小里程（蘭州方向）采用CRD四步開挖法施工[5]。向大里程（重慶方向）采用三臺階七步開挖法施工[6]，按間距0.6m/每榀的要求架設(shè)工20b鋼架。若拱腳座落在堅硬且相對完整基巖上，則上部臺階的開挖高度應(yīng)根據(jù)設(shè)計鋼架N1單元的拱線位置確定。

正向開挖自DK115+398始，先向小里程施作兩個開挖循環(huán)后暫停;改為向大里程擴挖形成正洞上臺階，并跨越過斜井進入正洞延伸段（DK115+402～DK115+405）后暫停。按三臺階法恢復(fù)小里程開挖施工，要求中臺階和下臺階左右交替開挖，每一級臺階與交錯開挖的縱向距離控制在3～5m之間，開挖后應(yīng)及時支護閉合成環(huán)[7]。

在形成雙向作業(yè)面前，仔細做好喇叭口正洞鋼架支護，以確保支護結(jié)構(gòu)的安全。斜井進入正洞約3～4m，同時開挖至中臺階頂面高度時，在斜井與隧道相交處頂部采用5根I25b工字鋼形成一跨通長鋼托梁，在其下方采用6根工25b型鋼支架支撐，布置在隧道交叉處初期支護和二次襯砌中。斜井與正洞交叉處應(yīng)滿足限界要求，以保證工字鋼受力情況。正洞開挖完成后，拆除井口工字鋼柱，重新進行初期支護。隧道交叉口段支護結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.4" "正洞襯砌作業(yè)安排

斜井進入正洞后，由DK115+400先向小里程開挖至DK115+370，再從DK115+400向大里程開挖至DK115+430，形成雙向掘進作業(yè)面。先從DK115+405向大里程開挖仰拱部分，及時施作仰拱及仰拱填充，為二襯臺車、防水板提供拼裝條件。拼裝完成后，進行DK115+405～DK115+417二襯施工，之后完成DK115+395～DK115+383段1板12m襯砌，將交叉口區(qū)加固穩(wěn)定。按要求安全步距實施二襯作業(yè)，大里程恢復(fù)開挖約30m后，增加一臺二次襯砌臺車，按要求的安全步距進行襯砌作業(yè)。為保證相交段的安全，交叉口范圍內(nèi)斜井與隧道正洞初期支護參數(shù)均由Ⅳ級調(diào)整為Ⅴ級。

2.5" "施工抽排水

在斜井內(nèi)距正洞約10m（X1DK0+10）處設(shè)集水井，井底標高2166m。斜井進入正洞后，正洞大里程通過仰拱填充面排水溝順坡流入斜井集水井，小里程在隧道右線設(shè)排水管反坡抽排匯集到斜井集水井。洞口地面與斜井集水井高差約50m，需要通過一級抽排和二級提升相結(jié)合的方式，實現(xiàn)集水井向洞外排水。

集水井揚程為100m，采用2臺流量150m3/h的大型渣漿泵和Φ100專用排水管道一道一級直接抽排至洞外。二級抽水站揚程為80m，采用2臺流量100m3/h中型渣漿泵和Φ100專用排水管道一道抽排至洞外。理論設(shè)計抽排水能力約12000m3/d，實際抽排能力按60%計約為7200m3/d。

2.6" "圍巖監(jiān)控量測

隧道斜井和正洞施工，按設(shè)計要求的間距設(shè)置圍巖監(jiān)測點，見表1。測量頻率按《鐵路工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行[8-9]。Ⅳ級圍巖測量斷面間距10～30m，Ⅴ級圍巖測量斷面間距5～10m。其中拱頂沉降測量點1～3個，水平收斂測量點按施工開挖方法分為臺階左右側(cè)墻1組。

3" "結(jié)論

通過斷面小的導(dǎo)洞開挖，在有支護條件下形成上臺階，可減少圍巖擾動，保證施工安全。采用從上向下的挑頂方法進入正洞直接形成正洞的上臺階，形成永久的拱部初期支護結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了軟弱圍巖段輔助坑道快速進入正洞，確保了安全施工。由于正洞與斜井交叉處鋼架未封閉成環(huán)，局部應(yīng)力集中，開挖支護應(yīng)根據(jù)圍巖情況加強支護和圍巖量測，根據(jù)量測數(shù)據(jù)及時采取相應(yīng)措施，保證施工安全。

參考文獻

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