隧道斜井进正洞挑顶施工方案研究

中铁八局集团昆明铁路建设有限公司 云南昆明 650200

摘要：随着我国基础设施建设事业的发展，隧道工程的数量和隧道长度都在不断增加，为保证隧道正常通风运营、加快施工进度，设置隧道斜井来帮助达到施工目标就成了施工方案的首选，而斜井进正洞挑顶是影响隧道斜井施工安全和工程质量的重要因素之一，因此，合理完成隧道斜井进正洞挑顶的施工任务也需要引起重视。本文针对隧道斜井进正洞挑顶施工问题进行研究，为合理设置相应的施工方案，安全顺利完成斜井进正洞挑顶施工任务提供参考。

关键词：隧道斜井；挑顶；施工方案

1 项目概况

某隧道为双线隧道，隧道里程：DK701+540～DK706+994，全长5454米。全隧最大埋深约490m，最小埋深20m。其中Ⅲ级围岩长3270m，Ⅳ级围岩长1429m，其余为Ⅴ级围岩。本隧道设计12.2‰单面上坡，除进口段DK701+540～DK704+841.125（左线）段位于R=4000m的左偏曲线上外，其余地段为直线。隧道斜井全长298米，斜井中线与正洞线路斜交，相交角度为89°，斜井中线与正洞左线相交于DK705+450（斜井里程XDK0+000）。斜井进入正洞位置围岩为IV级，斜井净空尺寸为7.3m×6.5m，开挖断面尺寸为9m×8.26m。正洞DK705+400～DK705+491段围岩设计为V级，采用V级非绝缘一般锚段复合式衬砌。斜井与正洞左线里程相交，斜井坑底高程1235.58米。

2 施工组织保证及人员、机械配置

2.1 施工组织保证

为顺利完成施工任务，确保施工过程安全、优质、高效，达到预期的施工质量目标，根据斜井进正洞挑顶的具体施工条件，项目部成立了以项目经理为组长，以项目总工和生产副经理为副组长，以各部门负责人为成员的管理领导小组，负责斜井挑顶施工的指导、协调工作。

2.2 人员、机械配置

隧道的斜井挑顶施工劳动力组织方式采用架子队组织模式。施工人员的配置是通过结合施工方案、机械、人员组合、工期要求来进行合理设置，其中人员、机械配置如下表所示：

表2-1 人员、机械配置表

领工员3人挖掘机1台

专业工程师1人装载机1台

专职安全员2人风钻18台

电工1人湿喷机2台

工班长4人出碴车3台

开挖作业人员18人钢架弯制机1台

钢架、钢筋网及锚杆施工27人电焊机2台

喷射混凝土作业18人作业台车1台

3 总体施工方案

3.1 主要施工措施

1、斜井靠近交叉口处，通过4榀I20b钢架，完成由钢架垂直于斜井中线过渡到垂直于正洞中线。

2、在斜井与正洞交叉口段，斜井紧贴正洞开挖轮廓线位置，架立4榀I20型钢钢架（密贴），钢架与正洞中心线平行，为正洞异形钢架提供落脚平台。

3.1 主要施工措施

斜井开挖至XDK0+005里程时，展开挑顶施工。斜井挑顶转正洞分五个阶段进行：

第一阶段：上挑拱顶，施工至XDK0+005时向上开挖导洞，在XDK0+（-002）里程达到正洞标高，然后继续向前开挖至XDK0+（-007）；

第二阶段：施做交口处正洞I20b工字钢门架，为正洞型钢异形钢架提供落脚平台；

第三阶段：施作交叉口段小里程方向异形钢架形成正洞小里程上台阶初期支护，施作大里程段初期支护，后大小里程按台阶法向前开挖；

第四阶段：反向开挖交叉口段下台阶并及时施作初期支护；

第五阶段：进出口方向同时按台阶法施工，在进口方向下台阶开挖至DK705+350里程时，在交叉段拼装第一、第二台开挖台架。在开挖台架拼装完毕后，先后向出口、进口方向开始开挖。

4 施工工艺方法

4.1 第一阶段斜井进入正洞内的导洞施工方法

1、斜井施工至XDK0+005后，沿拱顶向上38°施作两米长超前小导管并注浆，拱顶向上32°往上开挖导洞，导洞断面和斜井V级上台阶断面一样大小（钢架1榀/1米，超前小导管2米/31根），开挖至XDK0+004。开挖出的渣往回垫坡垫出坡度为24°。

2、沿正洞异形钢架和正洞钢架轮廓线外侧20cm开挖，一次开挖一米并及时施作超前支护和初期支护（钢架1米/榀，超前小导管长2米共31根），直至开挖至XDK0-000后再向前前进7米。

4.2 第二阶段正洞异形钢架落脚平台施作方法

将XDK0+005至XDK0+004中间的渣出完，施作正洞钢架落脚钢架，4榀并联焊接，并及时施作仰拱，落脚钢架采用I20b型钢制作，钢架内弧和斜井钢架内弧一致。

4.3 第三阶段施作正洞异形钢架形成交叉口段初期支护

1、施作正洞中线头3榀钢架的时候不需拆除导洞钢架从正洞钢架B单元立回，与两个A单元连接后连接异形钢架，然后连接落脚平台，和落脚平台采用焊接方式连接；

2、施作超前小导管、临时支撑采用I16工字钢与导洞钢架焊接，每次正洞异形钢架施作完成后及时施作超前小导管（间距40cm，长2米，环向31根）。临时支撑要待新的施作完成后才能拆除前一次的临时支撑，异形钢架接头处采用4根长3.5m的Φ42锁脚锚杆固定，并同步做好系统锚杆，加强固定拱部钢拱架。4.4 第四阶段下台阶施作方法

待第三阶段施作完成后按正洞上台阶同时施工大小里程方向，待左右各施工5米后反向同时施作斜井与正洞交叉口段下台阶，并及时施作下台阶初期支护。转入正洞施工。

4.5 第五阶段转入正洞后采用的施工方法

斜井进入正洞以后V级非绝缘一般锚段复合按成昆附隧03-13施作，采用的工法为台阶法加临时横撑，全环I20b工字钢支护，钢架间距0.8m，超前支护采用Ф42小导管长3m，纵向间距1.6、环向间距0.4m。

5 排水、防坍塌措施

5.1 排水措施

1、斜井反坡排水采用机械排水，设置两级泵站接力排水，工作面采用移动式潜水泵抽至就近泵站或临时集水坑内，其余已施工地段隧道渗水（涌）水经过隧道侧沟自然汇积到临时集水坑内或泵站水池内，由固定排水泵站将积水经排水管路抽排至上一级排水泵站内，接力将洞内积水抽排至洞外，经污水处理后排放。

2、积水池设置

①在斜井与正洞交叉口处设置一个集水池，大小：3m（长）×2m（宽）×2m（深），采用厚5mm钢板焊制。

②抽排水设备配备

泵站位置选用型号使用

数量（台）备用

数量（台）（m3/h）/

扬程（m）

斜井200SGWQ350-20-3722200/30

交叉口临时集水坑AC30-2CB2230/11

③在靠近交叉口处成都方向底板上设置一到横向截水沟，将正洞上游和斜井流入正洞的积水截流至临时集水坑，抽排至交叉口集水池内。截水沟尺寸：30cm（宽）×30cm（深）。沟顶用φ20钢筋焊制的盖板覆盖，以便车辆和人员通行。

5.2 防坍塌措施

1、根据地质预报材料核对地质情况，如地质情况与设计不符则及时调整施工方案。

2、坚持“ 短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。

3、正洞斜井相交段施工时应及时设置监控量测点，量测断面按5m间距布置。加强监控量测，如发现异常，应立即采取加固措施。

4、钢架不得置于虚碴和松动围岩上。在软弱围岩地段，立柱底面需加设垫板或垫梁。交叉口段每榀钢架单侧不少于4根锁脚锚管，锚管长3.5m，