隧道斜洞进正洞挑顶施工技术.doc

隧道斜洞进正洞挑顶施工技术五公司 付艳丽概要：随着我国经济的快速发展，高等级公路建设也日益加快，对工程质量及进度要求很高，作者结合国家高速公路十堰至天水联络线（G7011）陕西境陕鄂界至安康公路旬阳特长隧道施工情况，介绍了由于隧道洞口位于特殊地理位置，采取斜洞进正洞挑顶施工的施工方法及施工要点。关键词 洞口施工 斜洞进入 挑顶 施工方法1.工程概况旬阳隧道位于陕西省安康市旬阳县吕河镇梨河村境内，为单向行驶双向四车道高速公路，设计时速80Km/h，单洞全长7276米。围岩为碳硅质板岩、硅质板岩，呈单斜构造，以级为主，占全线90%，围岩破碎，但较为稳定。工期为17个月，工期较紧。洞口起点桩号：左线ZK85+560 ，右线K85+549。左线洞口经开挖后，洞口外有12米施工场地，满足正常施工要求，右洞洞口位石质山坡上，山坡坡率为1：0.5，于旬平公路上方30米处山腰位置，无施工场地。经现场勘测，提出在两洞口之间采取斜洞进入右洞的施工方案，并取得了设计方、业主及监理单位的同意，经有效的组织施工，取得可观的经济效益和社会效益。本文重点论述斜洞进正洞挑顶施工技术。2.工艺原理隧道斜洞进入正洞的挑顶施工方法比较多，总的来说分为垂直挑、斜向挑两种，而在软弱破碎围岩地区采用何种挑顶方法、如何挑顶没有模式化的解决办法。通过对以前施工方法的总结，旬阳隧道由辅助坑道进入正洞的挑顶施工，采用斜挑方案组织。斜井进入正洞挑顶以新奥法的基本原理为依据，同时结合矿山棚架法作为临时支护系统，“弱爆破，强支护，短进尺、勤量测、早封闭”为指导，分步开挖，及时支护，实施信息化管理，根据量测信息反馈指导施工，确保安全、稳定。由于设计斜洞开挖高度一般比正洞开挖高度低45m，为减小挑顶施工高度，增大作业空间（一方面保障挑顶阶段大型设备的使用，另一方面为下步正洞施工车辆运输设井底调车场），斜洞至正洞1015m设为过渡段，该段开挖断面抬高、加大，挑顶阶段施工难度降低，并能保证大型设备的使用，为加快挑顶施工速度创造条件。斜井与正洞相交喇叭口段是结构交点，围岩应力集中，支护变形较大，施工中除按新奥法原理充分发挥围岩自身承载力外，通过增加各种辅助支护措施，做强初期支护，与围岩共同组成承荷系统，协同变形，保证结构的安全。3.工艺流程（见图1）斜井至正洞过渡段抬高、加大开挖、支护与正洞相交段上导挑顶开挖、临时支护斜井至正洞过渡段加固、套拱正洞上弧导初期支护左右错位开挖中台阶并施作初期支护左右错位开挖下台阶并施作初期支护施作仰拱混凝土使初期支护闭合成环图1 斜井进正洞挑顶施工流程4.施工方法1. 斜井至正洞过渡段开挖及支护步骤：斜井至正洞过渡段抬高、加大开挖及支护，斜井采用正台阶法施工，上、下台阶长度为56m。斜井至正洞过渡段拱部斜向上按1020%抬高，下半断面底部标高仍按斜井原设计坡度控制，使得该段实现加高、加大，如图2。图2 斜井至正洞过渡段抬高、加大施工纵断面图施工中，遵循“弱爆破，强支护，短进尺、勤量测、早封闭”的原则采用光面爆破或预留光爆层控制爆破开挖上半断面。支护全断面采用I16型钢钢架，上半断面其轮廓尺寸不变，立架时抬高拱顶标高，下半断面拱架加长。循环进尺12m，拱架间距3榀/2m1榀/1m，锚喷支护。人工搭简易钻爆作业平台钻爆，小松220挖掘机扒碴、装碴，15吨自卸汽车配合运输。正洞相交段上导挑顶开挖、临时支护当斜井施工至与正洞边墙相交断面时，开始正洞上弧导挑顶，此时施工方法由二台阶法变为三台阶法，台阶高度均为33.5m，台阶长度4m，如图3。根据测量放样正洞开挖轮廓五寸台，人工钻爆法斜向上开挖，每循环进尺0.51m，开挖断面为74m的方形导坑，每开挖一循环施做1榀I16型钢棚架支护，边墙设3.0m锚杆，棚架间采用22钢筋纵向连接，喷C20混凝土2025cm，形成临时支护体系。同时根据三台阶法的施工顺序，斜井段的下台阶及时跟进，平行作业，如图3。图3 正洞上导挑顶开挖、临时支护施工断面图斜井至正洞过渡段加固、套拱斜井至正洞过渡段抬高、加大后形成新的结构面，围岩应力集中，在正洞上弧导挑顶开挖到位后，利用已形成的三台阶，及时对该段进行加固、套拱，一方面控制支护变形破坏，另一方面为正洞的初期支护提供平台基础。在斜井段的上台阶上先施做套拱拱部钢架，其拱顶高度与原斜井高度一致（斜井与正洞相交处加宽位置拱顶高度相应调整），钢架间距0.5m/榀，系统锚杆3.5m/根1.01.0m梅花形布置，套拱与过渡段已施做的临时支护间空隙采用扇形支撑支护，喷射混凝土回填密实，如图4。图4 正洞上导挑顶开挖、临时支护施工断面图斜井与正洞边墙交界面（图4中A点）套拱采用两榀工字钢架焊接成整体架设，其拱顶设纵向20工字钢托梁，托梁与套拱间空隙根据正洞初期支护钢架间距对应设置工字钢立柱，焊接牢固，喷射混凝土回填密实。斜井至正洞过渡段上半断面套拱支护完毕后，及时施工下半断面支护，并施做该段仰拱，使支护闭合成环。2、正洞三台阶开挖及初期支护正洞上导挑顶段初期支护在斜井至正洞过渡段结构支护完成后，施做正洞上导挑顶段初期支护。该段初期支护拱脚一侧座在上台阶底面，另一侧座在工字钢纵梁顶，如图5。图5 正洞上导挑顶初期支护施工图该段初期支护全断面采用I16号工字钢架，钢架间距0.5m/榀，系统锚杆3.5m/根1.01.0m梅花形布置，拱脚每侧增设2根3.5m锁脚锚杆，工字钢架与棚架支护间喷射混凝土回填密实。初期支护与工字钢托梁采用焊接连接。正洞三台阶开挖及初期支护正洞施工采用三台阶法，在拆除棚架支护的竖向立柱后，开挖上台阶，人工搭简易钻爆作业平台钻爆，小松220挖掘机扒碴、装碴，15吨自卸汽车运输，施工纵断面见图6。初期支护作为永久衬砌的一部分，应尽快施作，主要有系统锚杆、I16号工字钢架及挂网喷混凝土。开挖后及时对围岩初喷5cm，封闭岩面，防止围岩松动掉块，然后架设工字钢架，挂网，施做系统锚杆，复喷混凝土至设计厚度。图6 正洞三台阶法施工纵断面图10.结束语目前，旬阳隧道已经施工完工，通过现场统计数据说明斜洞挑顶施工比较安全，设计合理。在我国高速公路建设中，斜洞开挖进正洞施工方法用的越来越多，挑顶施工环节的安全尤显重要，本文施工工艺及方法可以给其他同类隧道