新九燕山隧道主洞与辅助坑道交叉口施工技术 蒲荣宇摘 要 根据包西铁路大断面红粘土隧道新九燕山隧道施工实例，就斜井和大跨度红粘土隧道交叉口施工方案进行选择，并就斜井向正洞施工方法的转化、施工技术措施等进行阐述、验证。关键词 大断面 红粘土隧道 辅助坑道 施工1工程概况 新九燕山隧道位于陕西省延安市境内，全长9353m。设计为双线铁路隧道，开挖宽度13.80m，开挖高度12.00m。为满足施工工期要求，设计有3座斜井作为辅助坑道，尤其以3斜井施工难度最为突出，现以3#斜井进行进入正洞的施工技术方案为例。 3#斜井位于线路右侧，与右线线路中线交于DK521+400.相交处夹角为80。斜井全长367.15m，斜井最大坡度值为11.8%。斜井与正洞交叉口段坡度值为2%，斜井与正洞右线交叉处内轨高程为1124.06m，交叉口斜井井底高程1124.36m，交叉处斜井拱顶与正洞拱顶高差为1.89m，交叉处隧道埋深60m。 该处围岩均为级红粘土，棕红色，土质较软，呈可塑状态，土体含水量均在22%左右。2施工方案比选 由于交叉口段处于三维受力空间，应力分布复杂，施工难度大，安全系数低，综合以往隧道施工经验，结合本隧道的围岩情况、斜井口空间交叉数据，形成以下2套施工方案。2.1方案一：大包法施工 斜井施工至与正洞交界处后，垂直正洞线路中线，自斜井台阶法开挖导洞进入正洞，导洞开挖到端头后，在侧壁上测量放样画出正洞开挖轮廓线，施工中应预留变形沉降量和临时支护厚度，然后在逐步开挖至正洞标准断面，见图1所示。 图1 大包法斜井转正洞纵断面图2.2方案二：小导洞法 即采用导洞先进，同时上坡开挖至正洞拱顶高程，随后继续沿相同方向扩挖临时支护达到正洞标准断面，并掘进一定距离（10m），形成作业空间后转向相反方向施工，直至跨过斜井口一定距离，然后进行其它分部开挖，完成施工转换，进入正洞正常施工状态，见图2所示。图2 小导洞法斜井转正洞示意图2.3斜井转正洞施工方案的对比施工方法工序简、繁度优点缺点小导洞复杂斜井结构影响小，不需要大范围改变斜井施工结构，正洞初期支护结构可以一次成型，仅需拆除爬坡导坑小断面的临时支撑，对围岩二次衬砌临时导坑施工精度要求低，能快速完成过渡施工，形成正洞施工能力。临时工程数量较大、反挑段施工时，正洞钢架架设难度大，要搭设临时作业平台辅助施工。大包法简单临时工程数量较小，过渡距离短，可在很短范围内形成正洞双向施工能力，可充分利用机械作业，劳工强度较低。斜井结构影响较大，改变斜井开挖断面，围岩扰动较大。2.4方案确定根据上述方案的比选分析，充分考虑各种施工因素的影响，本着“安全第一”的原则。我们确定方案二作为新九燕山隧道3#斜井进正洞的首选方案。两种方法和正洞的平面见图3。图3 大包法、小导洞法和正洞平面示意图3施工方案及方法3.1施工方案经过方案比选，我们采用爬坡中导洞进入正洞顶部，形成正台阶施工断面后反向挑顶扩大形成隧道正式断面的施工方案来进行交叉口施工。在斜井上台阶开挖支护到与正洞开挖轮廓线交界处，能在斜井口施做门式钢架为正洞钢架安装创造条件，然后按照斜井断面形式，快速爬坡到达正洞顶部。坡度为20%向前施工10m创造出施工空间后，再按正洞的施工断面反向开挖，边挖边拆除爬坡导坑在临时支护，直至跨过斜井范围，完成斜井向正洞的过渡。3.2施工方法3.2.1斜井与正洞交叉口段在斜0+05、斜0+04.8、斜0+05.2处分别架立一榀I20b型钢钢架、钢架法线与正洞中心线平行，在此型钢钢架上焊接I20b型钢横梁，并在横梁两端螺栓连接I20b型钢立柱，为正洞钢架提供落脚平台，以后在此处安装正洞钢架时，直接落在斜井横梁上，见图4。3.2.2斜井斜0+10-斜0+00范围内由正常斜井钢架经过10榀完成由垂直于斜井中线到平行于正洞中线的过渡。3.2.3交叉口段斜井衬砌交叉口段斜井衬砌要在爬坡导坑开挖前施工，采用模板台车施工C25砼。最后一组砼挡头板沿正洞线路方向安设，即挡头板面与台车轴线方向夹角80。图4 斜井门式框架示意图3.2.4斜井进入正洞内的导洞施工方法导洞按照“短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测”的原则进行施工。导洞净宽5.85m。支护参数：16型钢钢架、间距1m榀，22砂浆锚杆，长度3.0m，间距 1.01.0，梅花型布置，6钢筋网片，网格间距0.2m0.2m，喷射C25砼，厚度18cm。支护中严格按技术交底施工，保证锁脚锚杆和纵向连接筋的施工质量。完成爬坡后，按照线路设计坡度向包头方向按级围岩开挖支护，开挖支护参数继续进行弧形导坑上部掘进。施工10m后，喷射砼封闭包头方向掌子面，反向向西安方向按级围岩开挖方法、支护参数进行导坑上部掘进。每循环首先完成正洞上部开挖，架立上部钢架后，再拆除导洞钢架。主动加强段为斜井和正洞交叉口前后各10m，共计20m。拱架采用20b型钢拱架，间距为1.0m榀，拱架连接钢筋为22钢筋，环向间距为1m，并在每侧拱脚出施作3.0m长22锁脚锚杆2根。拱墙锚杆采用3.0m长的22砂浆锚杆，间距为1.2m1.2m，按梅花型布设，砂浆强度等级不小于M20，6钢筋网片，网格间距0.2m0.2m，喷射C25砼，厚度25cm，当扩挖至斜井口处，将主洞上半断面钢架架设在斜井口处的门式钢横梁上，并焊接牢固。正洞落底要及时进行正洞仰拱施工，以便初期支护与仰拱尽早成环，确保施工安全， 加强口段平面图见图5。 图5 正洞加强段施工图4监控量测施工期间斜井与正洞形成的喇叭口，作为施工通道放置时间长，围岩在应力重分布和应力释放的过程中，会引起支护结构产生位移、变形、直至结构破环，危机隧道安全，为保证施工安全，在斜井转正洞施工期间要进行隧道拱顶下沉和周边收敛量测，量测断面间距为5m，加大量测频率，及时数据分析、反馈指导施工。5保证措施5.1建立以项目总工程师为主的技术保证体系，工程部长、技术主管、测量班长实时提供技术保证，做到方案心中有数，确保万无一失。5.2建立以施工队长为主的材料保障工作，保障部长、现场材料员要充分备足材料，满足施工现场需要。5.3建立以项目经理为主的质量保证体系和安全保证体系，安质部长、安全员、质检员动态管理施工安全、质量，确保施工过程中的人、机、物的安全和主体工程的质量保证。6工程实践我们在包西铁路新九燕山隧道施工中，经过前期工程方案的设计、比选，最终确定采用爬坡中导洞进入正洞顶部、形成台阶施工断面后反向挑顶扩大形成隧道正式施工断面的施工方案，在新九燕山隧道红粘土段2座斜井交叉口的施工中，取得了良好的效果，形成了一套成熟的施工方案。此方法进入正洞后，开挖断面可以一次形成，施工安全得到保证，临时支护数量较小。进度较快，节约投资。7结束语 新九燕山隧道为大断面红粘土隧道之一，也是包西铁路重点“瓶颈”工程，中导洞法进正洞施工的成功转换、实施，适用于斜井和正洞的各种交叉角度，证明了这项施工工艺的先进性、科学性、通用性、安全性、经济性。