泾县隧道斜井进正洞施工技术

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1、泾县隧道斜井进正洞施工技术孙德方1,2杨新安2（1.中交三航局合福站前五标项目部安徽242500；2.同济大学城市轨道与铁道工程系，上海200092）摘要：客运专线双线具有开挖断面较大的特点，软弱围岩段的斜井至正洞衔接更是大断面隧道施工的薄弱环节，处理不当就会造成塌方。在泾县隧道斜井进正洞施工中，制定了以“短进尺、强支护、早封闭、勤量测、早成环、仰拱紧跟”为原则的施工方法，采用了针对软弱围岩条件的斜井进正洞施工工艺和监控量测方案，为类似工程提供参考。关键词：大断面隧道；斜井；正洞；挑顶1引言斜竖井作为加快隧道施工进度的设计方案正在被人

2、们所认可，它不但增加了隧道正洞施工的工作面，而且是隧道施工出渣与进料的咽喉，是加快隧道施工的主要通道[1-3]。但到目前为止，我国隧道斜竖井的设计与施工还处于借鉴和探索阶段[4]。泾县隧道起讫里程DK187+038～DK191+506.27，全长4468.27m，最大埋深419m，是新建合肥至福州客运专线安徽段的重点施工隧道。隧道为单洞双线，左右开挖断面约为153m2，有效净空面积不小于100m2。隧道设无轨运输双车道斜井一处，斜井与线路相交于DK191+400处，与线路大里程方向夹角为73°，斜井长117m，综合纵坡2.0%。斜井转

3、正洞处隧道段地层地质条件差，围岩为Ⅳ级，主要为石英砂岩，粉砂岩，强风化，节理裂隙发育，岩芯呈碎屑状，地下水主要为基岩裂隙水，不发育。2斜井进正洞力学特性分析斜井和正洞均为拱形断面，其相交地段处于复杂的三维受力状态之中[5]。该处围岩一方面作为正洞拱腰位置，要承受正洞拱顶传来的压力；另一方面又作为斜井的拱顶，在没有下部土体支撑的条件下，承受上部土体荷载。在大断面隧道中的这种受力情况下，该处围岩受到的压力要比斜井洞身一般地段大得多，而且受力方向不是单一的向下，非常复杂。隧道围岩属于软弱围岩，地质条件较差，相交处围岩易发生变形，若斜井顶部在

4、与正洞相交处不能得到足够强度的支撑，或者施工方案不当，很可能造成变形过大，甚至坍塌。3施工方案、方法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[6]。泾县隧道在斜井接近与正洞相交里程时，首先对交叉口处围岩进行加固，然后逐渐抬高斜井拱顶高程，接长钢架长度。于正洞与斜井相交里程起，采用小导坑进入正洞洞身开挖，在正洞中线处达到正洞拱顶高程，施工中预留变形沉降量和临时支护厚度。然后再逐步扩挖至正洞标准断面，最后分段分层落底。4施工工艺与技术4.1斜

5、井开挖至正洞边缘的过渡由于斜井与正洞为非正交平面投影关系，故斜井开挖至临近正洞地段时，钢架的立设采用由正交90°向斜交73°逐步过渡的方案，则开挖掌子面也相应采用过渡方案，见图1。图1斜井进正洞施工平面关系钢架过渡方案中，拱架采用I22a型钢加强偏离法架设，拱架右侧间距取40cm，左侧取100cm，共通过5榀拱架完成转体，使最后1榀拱架与正线平行。由于斜井和正洞均为曲墙断面，考虑到便于加工及受力合理的需要，钢架轴线拟置于平面上，相切于正洞起拱线位置，钢架顶部处于正洞设计开挖轮廓以外约85cm。4.2斜井与正洞交叉口加固工艺斜井与正洞交

6、角为73°，大角度相交能保证交叉处岩柱的厚度，有利于交叉口围岩的自稳能力，增加交叉口洞室结构的稳定性[7]，斜井进正洞施工里面关系见图2。考虑到正洞与斜井相交地段处于复杂的三维受力状态，应力集中，为保证正洞安全挑顶施工的完成，正洞初期支护必须座落于一个牢固的落脚平台，同时应加强该段正洞初期支护的锁脚锚管施工，防止拱架下沉。斜井仰拱施作到正洞边缘，确保洞口的稳定，斜井二衬交叉口处6m不能施作外，其余按设计衬砌完成。图2斜井进正洞施工立面关系图对斜井与正洞交叉口处口部最后5榀钢架的加强不仅是斜井本身的加强支护手段，而且钢架同时也承受该区域

7、正洞拱部钢架传递的荷载，交叉口部钢架比斜井洞身一般地段钢架的受力要大很多，因此，对口部采用如下加强措施：⑴斜井的最后5榀钢架采用I22a工字钢加强，替代Φ22@150格栅钢架。⑵交叉口部钢架采用I25a工字钢门架加强，3榀焊接为一体，避免单榀受力不均。其中门架与斜井连接情况见图3。图3交叉口处门架与斜井拱架关系4.3挑顶施工与初期支护交叉口部仰拱及门架施工完成后，采用小导洞挑顶进入正洞开挖。斜井与正洞交叉地段围岩为Ⅳ级，岩体较碎，开挖后围岩易变形、坍塌。因此，挑顶施工要坚持“超前探、短进尺、强支护、勤量测、早成环、仰拱紧跟”的原则，确

8、保施工安全、稳定。挑顶开挖按图1与图4所示①→②→③→④→⑤→⑥→⑦步骤进行，垂直于正洞中线的开挖进尺控制在2m左右。每步开挖前垂直于正洞中线方向先施工超前小导管，小导管长3米，间距0.4m。同时临时支护紧跟，顺线路方向