六盘山隧道大断面挑顶施工技术.docx

六盘山隧道大断面挑顶施工技术唐锐（四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院四川成都610041）【摘 要】结合六盘山隧道 2# 斜井与正洞交叉口处的施工实例，介绍大断面斜井进正洞的挑顶施工技术。在充分了解地质条件的基础上，为保证施工安全、快捷进行，采用大断面挑顶施工技术方案，解决了施工 过程中的安全问题且节约了施工工期。重点阐述了斜井段加强支护、导洞施工、正洞施工方法及技术。可供同 类工程参考。【关键词】六盘山隧道；大断面；交叉口；挑顶施工【中途分类号】 U455.4【文献标识码】 A造 。 出 露 地 层 主 要 为 白 垩 系 、 第 三 系 ， 并 有 覆 盖于 基 岩 之 上 的 第 四 系 堆 积 层 。 2 #斜 井 段 区 为 第 三 系 渐 新 统 清 水 营 组 （ E3 q） ， 砖 红 色 中 厚 层 状 粉 砂 质 泥 岩 ， 夹 浅 灰 色 条 带 状 泥 质 粉 砂 岩 层 。 深 部 为 含 砾 粉 砂 质 泥 岩 ， 与 白 垩 系 下 统 李 洼 峡 组 呈 假 整 合 接 触 关 系 ， 该 地 层 为 泥 砂 质 致 密 结 构 ， 中 厚 层 块 状 构 造 。 岩 层 较 完 整 ， 裂 隙 不 发 育 ， 风 化 程 度弱。1工程概况六盘山隧道位于青岛至兰州高速公路（国家高速公路网规划中18条横线的第6条重要路段），是我国西部高原上第一座特长的高速公路隧道，也是青 兰高速在宁夏回族自治区境内的唯一一座极其重要的 隧 道 工 程 ， 六 盘 山 隧 道 左 线 长 9490m， 右 线 长9480m，隧道2#斜井段位于宁夏回族自治区固原市隆 德县境内，全部为级围岩。2#斜井作为施工辅助通 道 ， 全 长 932m， 断 面 面 积 约 100m2， 隧 道 平 面 为 R=1025m的曲线，与主洞呈55交角。斜井进、出口 里 程 分 别 为 ： K0+932、 K0+000。 斜 井 的 纵 坡 为12.952%， 在 K0+ 411K0+521位 置 设 置 纵 坡 为3.003%的缓冲段，最大埋深为225m。3总体方案传统的横洞进正洞挑顶施工是通过小导洞采用圆曲线进入正洞的方式，待到达正洞中线时再扩挖断面至正洞设计轮廓线。这种施工方法较为繁琐， 工期长并且需要拆除的临时支护较多。根据六盘山隧道，工程地质，纵断面图斜井与 正 洞 交 叉 口 处 为 中 风 化 粉 砂 质 泥 岩 ， 斜 井 与 正 洞 交 汇 处 围 岩 级 别 为 级 ， 设 计 衬 砌 类 型 为 级 加 强 。 为 保 证 施 工 安 全 ， 通 过 挑 顶 导 洞 将 正 洞 拱 顶 轮 廓 开 挖 出 来 ， 并 及 时 施 做 导 洞 临 时 初 期 支 护 ， 导 洞 成 型 后 及 时 施 做 拱 部 初 期 支 护 ， 然 后 再 按 照三台阶法预留核心土法开挖正洞（见图1）。施工 过 程 中 需 拆 除 的 临 时 支 护 工 程 量 很 小 ， 避 免 了 对 围岩造成较大的扰动。2隧址区地质及围岩情况隧 址 区 的 次 级 区 域 地 质 构 造 为 祁 吕 贺 山 字 型构 造 体 系 的 脊 柱 贺 兰 山 褶 皱 带 南 段 ， 陇 西 系旋 卷 构 造 六 盘 山 旋 回 褶 皱 带 的 中 部 及 伊 峡 盾 地 的 西 南 部 ， 属 六 盘 山 大 断 裂 与 月 亮 山 六 盘 山 西 麓 断 裂 带 的 相 挟 部 位 ， 隧 址 区 内 主 要 为 一 套 连 续 的 ， 保 持 完 整 的 ， 波 状 弯 曲 的 褶 皱 地 质 构【收稿日期】2014-05-04【作者简介】唐锐（1987-），男，湖北武昌人，硕士研究生，助理工程师，主要从事隧道设计与研究工作。28 唐锐：六盘山隧道大断面挑顶施工技术 在 斜 井 中 线 位 置 开 挖 6.4m6m（ 高 宽 ） 的 导洞，采用I18工字钢加工的门架（如图3所示），高 出正洞开挖线26cm以保障正洞钢架断面尺寸；开挖 每 循 环 进 尺3m， 开 挖 后 采 用 方 形 门 架 进 行 临 时 支 护，间距1m，共计6榀。第七榀门架高为6.27m，第 八榀门架高为6.03m，第九榀门架高为5.6m，第十榀 门架高为4.93m，第十一榀门架高为3.91m，门架高 度依次降低（如图4、图5所示），从而保障正洞左 侧开挖轮廓线的圆顺。门架锁脚采用42的锁脚锚管进行固定，并对顶部钢架进行锚喷支护，两侧进行喷混凝土封闭处理。 施工中，导洞临时支护体系中的顶部钢架横梁位于正洞初期支护外，后期施做套拱和进行正洞初期支护时不再取出，导洞开挖如图6所示。图 1 隧道交叉口施工平面示意图4 施工技术4.1 斜井段加强支护根据隧道地质勘测和斜井开挖实际揭露，洞身围岩主要为中风化粉砂质泥岩，斜井与正洞相交处 应力集中，结构受力复杂。为确保该段施工安全，满足施工运营需要，2#斜井66.7m的施工辅助通道前16.7m按2#斜井运输通道衬砌结构设计施作支护，其 中钢拱架纵向间0.9m；从交叉口位置至施工辅助坑50m范 围 内 按 级 加 强 围 岩 衬 砌 支 护 类 型 进 行 支 护 。 在 距 正 洞 10m范 围 内 采 用 级 加 强 加 大 、 加24cm的钢拱架15榀；在斜井加大钢架段立平行正洞 的钢架15榀，将斜井与交叉口的交叉三角位置进行 双排拱架支护。斜井靠近正洞右侧边线位置5榀加大 钢架采用I18钢架进行加强支护，在与正洞边线相切 的地方并排架立两榀I18钢拱架（如图2所示）。600图3 导洞门架示意图设计基线图2 交叉口平行正洞的钢架结构图考虑到交叉口处正洞初期支护对斜井存在纵向推力，在进行下一步施工前先对交叉口段斜井施做25m长 的 二 衬 ， 以 确 保 斜 井 安 全 。 斜 井 交 叉 口 段25m范围内初期支护闭合成环，二次衬砌采用C30钢 筋混凝土，厚40cm，仰拱填充C20混凝土。4.2 导洞施工在 交 汇 点 部 位 开 挖 后 ， 采 用 侧 翻 式 装 载 机 及20t自卸汽车出碴。开挖后利用第一茬炮洞碴将开挖 底部垫1：8坡度，以便于利用该平台向正洞方向爬 坡，保证施工机械的正常出入。图4正洞左侧门架高度示意图门架斜井与正洞交叉轮廓线钢拱架正洞左侧图5 交叉口导洞支护立体图29挖隧道中线619（副攻开挖方向）导洞开K11+95.8（开挖主攻方向）K11+890隧道正洞6m隧道正洞31.9m加强段28.1m加强段 西南公路 交叉口正洞仰拱钢架施工时，将仰拱钢架纵向采用I18工字钢并联，分散交叉口仰拱钢架受力。 在距离施工辅助通道与主洞交叉口45m处施工辅助通道右侧，小桩号向大桩号方向，设置一处集水洞。将斜井积水及正洞施工时产生的污水全部抽 至集水洞中，然后接力排出洞外沉淀池内。交叉口施工现场如图8所示。导洞高出正洞开挖线26cm正洞开挖轮廓线门架956m800图6 导洞开挖示意图4.3 正洞施工待导洞开挖至隧道正洞左侧轮廓线后，在隧道正洞环向施作正洞级加强段支护。参数为：I18钢 拱架，间距0.7m；42超前注浆导管，长度4.0m， 环向间距40cm；25中空注浆锚杆，长度4.0m，间 距100100cm，纵向100cm；8钢筋网，2525cm； C25早强混凝土，厚度为24cm；将导洞顶部门架横梁封闭在初支外。在交叉口斜井中线左右3.5m范围内，由于正洞 钢架横担于斜井钢架上，正洞拱顶右侧钢架趋于直 线，该段结构受力机理偏向梁的简支受力，故将门 架 顶 部 6.7m弧 度 较 小 的 位 置 ， 采 用 10榀 I18型 钢 制 作。然后拆除导洞门架立柱。对正洞交叉口小里程方 向28.1m施工完成后，施工大里程方向31.9m段，按 级加强围岩衬砌支护类型进行支护（如图7所示）。图8 交叉口施工现场作业5结语六盘山隧道2#斜井与正洞交叉口处施工对整个隧道的施工十分关键。采用大断面挑顶施工技术， 不仅解决了施工过程中的安全问题且极大的节省了 施工工期。若采用小导洞挑顶法施工完成交叉口工序转换最少需20天以上，而采用大断面直接挑顶施 工仅用7天时间就完成了工序转换。该方法为大断面隧道斜井进入正洞的施工提供了一些参考。参 考 文 献1 陈党辉,刘旭全,马海民,雷向锋,晁平安.大断面黄土隧道与辅助坑道交叉口施工技术A.客运专线工程技术学术研讨会论文集(上)C.2008.2 龙蛟.石板山隧道斜井与正洞交叉段施工方法与技术 J.国防交通工程与 技术,2010,(01).3 张金锋.张茅隧道1号斜井进正洞