隧道斜井进正洞挑顶施工技术

铁２０１１年第６期　道建筑　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　文章编号：１００３．１９９５（２０１１）０６—００８３．０３　隧道斜井进正洞挑顶施工技术　４，１－－：￣丽　（中铁十五局集团第五工程有限公司，河南洛阳４７１００２）　摘要：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。本文结合　国家高速公路十堰至天水联络线（Ｇ７０１１）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　洞１：７位于特殊地理位置，采取斜井进正洞挑顶施工的方法及要点。　关键词：洞口施工　斜井进入　挑顶　施工方法　中图分类号：Ｕ４５５．８文献标识码：Ｂ　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隧道。设计时　速８０　ｋｍ／ｈ，单洞全长７　２７６　ｍ。围岩为碳硅质板岩、硅　质板岩，呈单斜构造，以Ⅳ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　ｍ施工场地，满足正常施工　要求。右洞洞Ｅｌ处为石质山坡，山坡坡率为１：０．５，洞　收稿日期：２０１０－１２－０６；修回日期：２０１１－０３．０３　口位于旬平公路上方３０　ｍ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井进入右洞的施　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。　本文重点论述斜井进正洞挑顶施工技术。　２　工艺原理　隧道斜井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。　［２］王新敏．ＡＮＳＹＳ工程结构数值分析［Ｍ］．北京：人民交通出　版社，２００７．　作者简介：付艳丽（１９７５一），女，河南光山县人，工程师。　４　结论　１）钢拱架锈蚀对其自身承载力影响明显。在Ｐ＜　５０％时，钢拱架轴力降低系数与锈蚀率符合线性规律，　［３］金文良，李品利．浅埋偏压连拱隧道施工过程有限元分析　［Ｊ］．铁道建筑，２００８（２）：５５—５８．　［４］薛建阳．型钢混凝土柱粘结滑移性能及ＡＮＳＹＳ数值模拟方　法研究［Ｊ］．建筑钢结构进展，２００６，８（５）：８—１６．　［５］张平生，卢梅，李晓燕．锈损钢筋的力学性能［Ｊ］．工业建筑，　１９９５，２５（９）：４１—４４．　弯矩降低系数与锈蚀率符合二次曲线规律；在Ｐ＞　５０％时，轴力和弯矩降低系数加速下降；ｐ＝８０％时，钢　拱架轴力基本丧失，弯矩全部丧失。　２）荷载比例对钢拱架承载力的影响与锈蚀率有　关。在Ｐ＜５０％时，不同荷载比例的轴力降低系数和　弯矩降低系数相近；在Ｐ＞５０％时，荷载比例越高，轴　力降低系数和弯矩降低系数下降越快；ｐ＝８０％时，所　有荷载比例的承载力基本丧失。　［６］薛建阳，杨勇，赵鸿铁．型钢混凝土推出试验及其粘结强度　研究［Ｊ］．钢结构，２００６，２１（８９）：２８—３２．　［７］杨勇，赵鸿铁，薛建阳，等．型钢混凝土基准粘结滑移本构关　系试验研究［Ｊ］．西安建筑科技大学学报（自然科学版），２００５，　３７（４）：４４５—４６７．　３）根据以上分析，锈蚀率Ｐ＝５０％是钢拱架承载　力的一个变化点，建议在施工中锈蚀严重地段及运营　中的锈蚀检查将Ｐ＝５０％作为一个警报点。　参　考　文　献　［８］郑山锁，邓国专，杨勇，等．型钢混凝土结构粘结滑移性能试　验研究［Ｊ］．工程力学，２００３，２０（５）：６３－６９．　［９］中华人民共和国建设部．ＧＢ５００１０－－２００２　混凝土结构设　计规范［ｓ］．北京：中国建筑工业出版社．２００２．　［１０］中华人民共和国交通部．ＪＴＪ　Ｄ０７－－２００４　公路隧道设计　规范［ｓ］．北京：人民交通出版社，２００４．　［１］郝文化．ＡＮＳＹＳ土木工程应用实例［Ｍ］．北京：中国水利水　电出版社，２００７．　（责任审编　赵其文）　８４　铁道建筑　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。　由于设计斜井开挖高度一般比正洞开挖高度低４　～６　ｍ。斜井至正洞过渡段拱部斜向按１０％～２０％抬高，　下半断面底部高程仍按斜井原设计坡度控制，使得该　段实现加高、加大，如图２。　５　ｍ，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），斜井至正洞ｌ０～１５　ｍ　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。　图２斜井至正洞过渡段抬高、加大施工纵断面　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　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Ｉ・６型钢钢架，上半断　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。斜井进入正洞工艺流程见图１。　面其轮廓尺寸不变，立架时抬高拱顶高程，下半断面拱　架加长。循环进尺ｌ～２　ｍ，拱架间距３榀／２　ｍ～１榀／　１　ｍ，锚喷支护。人工搭简易钻爆作业平台钻爆，小松　２２０挖掘机扒渣、装渣，１５　ｔ自卸汽车配合运输。　３．１．２正洞相交段上导挑项开挖、临时支护　当斜井施工至与正洞边墙相交时，开始正洞上弧　导挑顶。施工方法由二台阶法变为三台阶法，台阶高　度均为３．０～３．５　ｍ，台阶长度４　ｍ，如图３。根据测量　左右错位开挖中台阶并施作初期支护　＋　放样正洞开挖轮廓五寸台，人工钻爆法斜向上开挖，开　挖断面为７　ｍ×４　１ＴＩ的方形导坑，每循环进尺０．５～　１．０　ｍ。每开挖一循环施做１榀Ｉ１６型钢棚架支护，边墙　设３．０　ｍ锚杆，棚架间采用西２２钢筋纵向连接，喷Ｃ２０　混凝土２０—２５　ｅｍ，形成临时支护。同时根据三台阶　垄查笪笪　篓工鱼堕　塑　垫塑塞　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　法的施工顺序，斜井段的下台阶及时跟进。　３．１．３斜井至正洞过渡段加固、套拱　３　施工方法　３．１　斜井至正洞过渡段开挖及支护步骤　３．１．１　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５～　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，防止破坏，另一方面为正洞的初期支护提　供平台基础。　图３　正洞上导挑顶开挖、临时支护施工示意（单位：ｍｍ）　２０１１年第６期　隧道斜井进正洞挑顶施工技术　８５　在斜井段的上台阶上先施作套拱拱部钢架，其拱　３．５　ｍ／根，１．０　ｍ×１．０　ｍ梅花形布置。套拱与过渡段　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０．５　ｍ／榀，系统锚杆　已施作的临时支护问空隙采用扇形支撑支护，喷射混　凝土回填密实，如图４。　喷混凝土回填　回填　｝　图４正洞上导挑顶开挖、临时支护施工断面　ｌ　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，并施作该段仰拱，使支护闭合　成环。　３．２正洞三台阶开挖及初期支护　３．２．１　正洞上导挑顶段初期支护　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、Ｉｌ６号工字钢架及挂网喷混　凝土。开挖后及时对围岩初喷５　ｃｍ，封闭岩面，防止　围岩松动掉块，然后架设工字钢架，挂网，施作系统锚　杆，复喷混凝土至设计厚度。　在斜井至正洞过渡段结构支护完成后，施作正洞　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６正洞三台阶法施工纵断面（单位：ｍ）　４　结束语　目前，旬阳隧道已经竣工，通过现场统计数据说明　斜井挑顶施工比较安全，设计合理。在我国高速公路　建设中，斜井开挖进正洞施工方法用得越来越多，挑顶　施工环节的安全尤显重要，本文施工工艺及方法可以　给其他同类隧道施工提供参考。　图５　正洞上导挑顶初期支护施工　参　考　文　献　该段初期支护全断面采用Ｉ　６号工字钢架，钢架间　距０．５　ｍ／榀，系统锚杆３．５　ｍ／根，１．０　ｍ×１．０　ｍ梅花　形布置。拱脚每侧增设２根３．５　ｍ锁脚锚杆，工字钢　［１］张成刚．长大隧道斜井施工技术［Ｊ］．铁道建筑，２００９（６）：　４０—４３．　［２］闫志刚．鹰鹞山隧道斜井进正洞挑顶施工技术［Ｊ］．铁道建　筑，２００９（１１）：４７－４８．　架与棚架支护问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。　３．２．２正洞三台阶开挖及初期支护　［３］中华人民共和国交通部．ＪＴＪ０４２—９４　公路隧道施工技术　规范［ｓ］．ｊＥ京：人民交通出版社，１９９４．　［４］中华人民共和国交通部．ＪＴＧ　Ｄ７０－－２００４公路隧道设计规　范［ｓ］．北京：人民交通出版社，２００４．　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挖掘机扒渣、装渣，１５　ｔ自卸汽车运输，施工　（责任审编赵其文）