大斷面黃土隧道斜井進(jìn)正洞挑頂施工技術(shù)

大斷面黃土隧道斜井進(jìn)正洞挑頂施工技術(shù)一、工程概況xx隧道位于陜西省潼關(guān)縣與華陰市相交處，隧道起訖里程DK348+110～DK349+568，長度1458m，為雙線黃土隧道。xx隧道斜井全長127米主要為5％下坡。斜井與正洞相交處里程DK349＋379，位于隧道左側(cè)（見圖1），隧道埋深31米。XK0+127L=127mXK0+127L=127m圖1斜井與正洞相交處平面示意圖二、總體施工方案斜井小曲線過渡到與正洞線路走向成90°夾角后平坡開挖至正洞左側(cè)邊墻位置。在斜井XK0＋000處設(shè)置加強(qiáng)環(huán)并對交叉口處斜井施做25米二次襯砌。在斜井XK0＋000處掌子面垂直正洞線路走向采用2.4m寬變高度異形導(dǎo)洞按1：2.3的坡度進(jìn)行正洞洞身開挖，導(dǎo)洞拱頂高程超出正洞設(shè)計(jì)開挖線40cm，過正洞中軸線后，再向正洞中軸線右側(cè)平坡開挖5m。在導(dǎo)洞內(nèi)架立型鋼鋼架、掛網(wǎng)噴錨形成整體加強(qiáng)聯(lián)合支護(hù)，以確保導(dǎo)洞開挖的安全。導(dǎo)洞施工完畢后，在導(dǎo)洞鋼架內(nèi)側(cè)施做套拱（套拱的左側(cè)落腳于斜井加強(qiáng)段門型鋼架的橫梁上，右側(cè)設(shè)擴(kuò)大腳與鎖腳錨管加固）然后分別向正洞西安端與鄭州端延伸套拱，各延伸3.6米，以確保斜井與正洞的交叉口范圍內(nèi)均有套拱保護(hù)。在套拱施工過程中需拆除小導(dǎo)洞邊墻上的臨時支護(hù)。套拱施工完畢后，在套拱的保護(hù)下按正洞設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行開挖和初期支護(hù)，盡早將正洞初期支護(hù)封閉成環(huán)，保證正洞挑頂段施工安全。三、施工方法及步驟⑴設(shè)置斜井加強(qiáng)環(huán)斜井小曲線過渡到與正洞線路走向成90°夾角后平坡開挖至正洞左側(cè)邊墻位置。在斜井與正洞相交處斜井初期支護(hù)外側(cè)增設(shè)緊密排列的三榀I25a門型鋼架，門型鋼架橫梁牢固焊接于斜井鋼拱架頂部。噴射與斜井初期支護(hù)同等級混凝土與斜井初期支護(hù)聯(lián)為一體，形成斜井加強(qiáng)環(huán)。（加強(qiáng)環(huán)鋼架示意圖見附圖2）加強(qiáng)環(huán)門架底腳處采取擴(kuò)大拱腳，每側(cè)增設(shè)φ42鎖腳錨管6根（L＝3.5m），為施做正洞初期支護(hù)提供安全保證；同時避免下步正洞跨越斜井時，因應(yīng)力集中導(dǎo)致斜井交叉口處支護(hù)及襯砌變形開裂，為交叉口段正洞擴(kuò)挖施工提供安全保障?？紤]交叉口段正洞套拱拱架落腳穩(wěn)固性，故以斜井加強(qiáng)環(huán)門架橫梁作為落腳平臺，并在第二榀橫梁上預(yù)先焊接I25a鋼樁頭，以便使套拱鋼架左側(cè)底腳與斜井門型鋼架牢固焊連。⑵施做交叉口處斜井二襯考慮到交叉口處正洞初期支護(hù)對斜井存在縱向推力，在進(jìn)行下一步施工前先對交叉口段斜井施做25米長的二襯，以確保斜井安全。斜井交叉口段25米范圍內(nèi)初期支護(hù)閉合成環(huán)；二次襯砌采用C30鋼筋混凝土，厚40cm；仰拱填充C20砼。⑶施做挑頂小導(dǎo)洞斜井交叉口段二襯施工完畢以后在斜井掌子面頂部（如附圖1）位置采用2.4m寬變高度異形導(dǎo)洞按1：2.3的坡度進(jìn)行正洞洞身開挖。由于作業(yè)空間有限，導(dǎo)洞采用全人工開挖，手推車出碴。導(dǎo)洞拱頂高程超出正洞設(shè)計(jì)開挖線40cm，過正洞中軸線后，再向正洞中軸線右側(cè)平坡開挖5m，導(dǎo)洞臨時支護(hù)及時跟進(jìn)。臨時支護(hù)為架立型鋼鋼架、掛網(wǎng)噴錨聯(lián)合支護(hù)，以確保導(dǎo)洞開挖的安全。導(dǎo)洞底部抬高坡度1：2.3是根據(jù)交叉口處斜井與正洞設(shè)計(jì)拱頂高差確定。進(jìn)入正洞洞身范圍后，導(dǎo)洞拱頂高程超出正洞設(shè)計(jì)開挖線40cm是為了預(yù)留導(dǎo)洞臨時支護(hù)與套拱的空間。在拱頂抬高過程中，導(dǎo)洞上方采取φ42小導(dǎo)管超前支護(hù)（L=3.5m,@30cm,），防止開挖中上部土體掉塊坍塌；施工中按60cm/榀施作導(dǎo)洞鋼架，導(dǎo)洞鋼架采用I20a型鋼形成封閉結(jié)構(gòu)（見附圖1），必要時導(dǎo)洞鋼架橫梁兩端可加設(shè)臨時豎向木（鋼）支撐。導(dǎo)洞臨時支護(hù)參數(shù)：邊墻、頂部設(shè)φ8@20cm×20cm網(wǎng)片；邊墻設(shè)φ22系統(tǒng)錨桿L=3m@1m×1m,梅花型布置；邊墻、頂部、底部均噴射C25砼20cm；邊墻底腳設(shè)兩根Ф42，L=3.0m鎖腳錨管。施工中，導(dǎo)洞臨時支護(hù)體系中的頂部鋼架橫梁位于正洞初期支護(hù)外，后期施做套拱和進(jìn)行正洞初期支護(hù)時不再取出。⑷施做套拱套拱為小導(dǎo)洞臨時支護(hù)與正洞初期支護(hù)之間的一層加強(qiáng)支護(hù)（見附圖1）。支護(hù)參數(shù)為：I20a鋼架，間距60cm；Ф42鋼架連接鋼管間距1m；C25噴射砼，厚度20cm。套拱左側(cè)落腳于斜井加強(qiáng)段門型鋼架的橫梁上；右側(cè)設(shè)置擴(kuò)大腳，并在每榀鋼架右側(cè)落腿處加設(shè)Ф42鎖腳錨管（L＝3.5m）6根，并在鋼架底部下墊槽鋼。施工方法：導(dǎo)洞施工完畢后，由人工繼續(xù)向線路右側(cè)開挖、修鑿套拱擴(kuò)大腳輪廓。在導(dǎo)洞臨時支護(hù)內(nèi)側(cè)一次性安裝套拱鋼架4榀，噴C25混凝土厚20cm。拆除鄭州端小導(dǎo)洞臨時支護(hù)邊墻，向鄭州方向人工開挖，繼續(xù)施做套拱，一開挖循環(huán)施做一榀鋼架，繼續(xù)施做3榀。再掉頭拆除西安端小導(dǎo)洞臨時支護(hù)邊墻，同樣施做3榀。以保證整個交叉口范圍內(nèi)均有套拱保護(hù)為準(zhǔn)。⑸正洞初期支護(hù)施工套拱施工完畢以后，在套拱內(nèi)側(cè)按正洞初期支護(hù)參數(shù)進(jìn)行正洞初期支護(hù)施工。正洞鋼架左側(cè)同樣落腳于斜井加強(qiáng)環(huán)門形鋼架的橫梁上。套拱范圍內(nèi)正洞初期支護(hù)施做完畢后按弧形導(dǎo)坑法先向西安端人工開挖正洞上導(dǎo)坑，待形成足夠大的工作面后改為人工配合機(jī)械開挖，逐漸達(dá)到兩個掌子面上、中、下三個部位同時作業(yè)的能力。套拱范圍內(nèi)正洞仰拱鋼架左側(cè)要牢固焊接在斜井加強(qiáng)環(huán)門形鋼架的底撐上，確保該范圍內(nèi)正洞鋼架閉合成環(huán)。四、進(jìn)一步優(yōu)化建議施工實(shí)踐證明該方法對大斷面黃土隧道斜井進(jìn)正洞挑頂施工有較好的效果。主要優(yōu)點(diǎn)是：施工難度小，保證了施工安全，交叉口段隧道的沉降量得到了較好的控制。與傳統(tǒng)的由抬高斜井拱頂過渡到正洞的施工方法相比，可減少斜井二次襯砌混凝土的回填量。但是在施工實(shí)踐中，我們也總結(jié)了一些教訓(xùn)。斜井轉(zhuǎn)彎半徑過小，彎道與交叉口距離太近。在進(jìn)行斜井交叉口段二次襯砌的時候，二襯施工的范圍包括了彎道。由于該彎道轉(zhuǎn)彎半徑過小，需定制使用異形二襯模板才能確保該處二襯施工的質(zhì)量，增加了工程成本、提高了施工難度。且由于轉(zhuǎn)彎半徑過小給工程車輛的通過帶來了不便。在以后的工程實(shí)踐中可采用斜井提前轉(zhuǎn)彎，增大轉(zhuǎn)彎半徑的方法避免以上問題。套拱右側(cè)落腳位置的加強(qiáng)措施可進(jìn)一步探討。由于小導(dǎo)洞內(nèi)作業(yè)空間狹小，找不到合適的施工機(jī)具搭設(shè)套拱右側(cè)的落腳平臺，傳統(tǒng)的圍巖固結(jié)注漿的方法又不適合本隧道的工程地質(zhì)條件，套拱右側(cè)的穩(wěn)定性沒有得到更為有效的保障。本挑頂施工方法對套拱右側(cè)落腳位置采用了擴(kuò)挖拱腳、增設(shè)鎖腳錨管、鋼架下