斜井进入正洞喇叭口挑顶技术论文.doc

斜井进入正洞“喇叭口”挑顶施工技术甘 泉 李少鹏（中铁六局集团有限公司桥隧分公司）摘要：在国内铁路建设周期短的特殊情况下，长大型隧道不可避免的依靠设置斜井的手段来增加作业面，减小工期压力！随着隧道新奥法施工技术的普及，斜井进入正洞的方式也由原来竖井机械提升式为主，演变增加成斜井单线或双线，斜井正交或斜交进洞的多种形式。这就造成在斜井进入正洞的“喇叭口”成为隧道工程的瓶颈。而斜井进入正洞“喇叭口”的挑顶技术正好解决了这个问题。关键词：新奥法施工 斜井进入斜交正洞 挑顶一、工程概况集宁隧道是我公司承建的集包增建第二双线集宁段的隧道，也是六局有史以来最长的隧道。集宁隧道位于内蒙古乌兰察布市集宁区，设计为两座单线隧道。集宁隧道左线长5875m，右线长6070m，左右线共计11945m，分进口、出口和1#、2#、3#斜井共五个作业工区。集宁隧道左线和右线隧道在进口端至DyK498+000段基本并行，线间距较小，DyK498+000之后两隧道逐渐分开，至出口端时相距320m左右。左线隧道最大埋深约83m，最浅埋深24m。右线隧道最大埋深约70m，最浅埋深约21m。隧道地表分布既有道路和208高速公路，交通较为便利。1#斜井与隧道右线相交里程为DyK497+900，位于李华沟村外，斜井与右线洞身相交处为施工干扰最大区域，斜井中线与正线包头方向交角仅为锐角（50），为使斜井能安全、顺利、迅速的进入正洞，也为了正洞施工的安全，施工时，该处需进行加宽处理，长度21.6m范围内施工断面为：宽高=11.0m7.2m，并合理布置风、水管路和积水井，保证该处工程车辆的正常通行。 1#斜井平面布置图2#斜井设在DyK496+185处，斜井中心与右线隧道相交，平面交角为80，斜井按单车道设计，内轮廓断面5.00 m5.93 m，斜井长为280 m，井身的坡度为10%，中部设错车道两处。错车道长20m，内轮廓断面加大为8m7.2m，坡度为2%，利用4#横通道进入左线正洞施工，4#横通道长38.55m。3#斜井设在左线DK499+110和右线DyK496+110相对交汇点处，斜井按单车道设计，内轮廓断面5.00 m5.93 m，斜井长为324.59 m，井身的坡度为10%，中部设错车道两处，内轮廓断面加大为8.11m6.62m，坡度为2%。二、工地地质情况（一）地质构造集宁隧道位于华北地台内蒙台隆之凉城断隆中，沿线断裂褶皱构造不发育，但新生代火山活动频繁，以基性喷发为特点，形成了大面积的玄武岩覆盖层，具有典型的桌状地貌形态。本层地层岩性较为简单，上部为人工填土，坡洪积粘土、砾砂，基岩为第三系上新统泥岩夹砂岩、玄武岩、太古界下统大理岩、太古代花岗岩等。（二）不良地质及特殊岩土岩溶：隧道出口段通过处大理岩为可溶岩，经地表调查，有微弱溶蚀现象，如溶孔、溶槽等，未发现溶洞，洞身大理岩具轻微的蜂窝状溶蚀和溶隙，裂隙宽12mm，属岩溶不发育地区，对工程无大的影响。膨胀岩土：隧道洞身经过泥岩夹砂岩，其成岩作用差，泥岩岩质软遇水软化，易崩解，根据化验指标：阳离子交换量（CEC）为209mmol/kg，蒙脱石（M）含量为13（%），自由膨胀率（Fs）为26%，判定泥岩具弱膨胀性。三、施工方案：斜井进入正洞后，左、右线共有四个工作面同时施工，面临洞内“三多一难”（即作业面多、施工机械多、作业人员多以及通风管路布设难）的问题。而斜井与正洞交接地方的处理措施相当关键，因为其担负的施工压力重，是一条保障施工人员人身安全与隧道自身安全的生命线。另外，三个斜井与集宁隧道正洞均存在交角，正洞开挖时，车辆难以顺利的拐弯通过，对施工很不利。为使斜井能安全、顺利、迅速的进入正洞施工，保证行车畅通与施工需要，特在斜井与正洞交接处设喇叭口过渡段。为保证喇叭口主洞钢架有稳固落脚点，将斜井与主洞相交处钢架用两榀I18钢架焊接而成，改变主洞钢架加工尺寸使之落在斜井两榀I18钢架上。主洞钢架拱脚处加设锁脚锚管，与斜井钢架连接处拱脚设4根长4m的42锁脚锚管，并于钢架焊接牢固，以保证拱架稳固。斜井纵向拉杆向主洞延伸1m，并与主洞钢架或纵向拉杆焊接牢固。三个斜井因进洞方式和夹角不同，所以在喇叭口支护的处理上也有差异，具体布置形式和参数如下：（一）1#斜井喇叭口过度段施工布置形式及支护参数如下：1斜井在靠近主洞洞口段采用I18钢架，左侧3.1m范围内间距为31cm，右侧11.4m范围内间距为114cm，钢架间采用22螺纹钢筋纵向拉杆焊接在一起，拉杆环向间距1m，采用42锁脚锚管定位。2斜井拱墙喷射C20混凝土厚20cm，拱墙设22砂浆锚杆，长3m，间距1.0m1.0m，按梅花型布置，拱墙挂8钢筋网，间距25cm25cm，搭接1-2个网格，逐点焊接。3结合钢架设42超前小导管超前支护，小导管长3.5m，环向间距0.4m，纵向搭接不小于1m。4主洞DyK497+893- DyK497+908段按设计采用IV级加强衬砌，支护参数为：（1） 设置I16钢架，间距1.2m，钢架间用22纵向拉杆焊接在一起，拉杆环向间距1m，采用42锁脚锚管定位。（2） 拱墙喷射C25混凝土厚23cm，拱部为25中空注浆锚杆，边墙设22砂浆锚杆，两种锚杆均长3m，间距1.2m1.2m，按梅花型布置，拱墙挂6钢筋网，间距20cm20cm，搭接1-2个网格，逐点焊接。（3） 设42超前小导管超前支护，小导管长4m，环向间距0.4m，纵向间距2.4m。（二）2#斜井喇叭口过度段施工布置形式及支护参数如下：喇叭口平面布置图1.喇叭口段采用I18钢架，左侧404.03cm范围内间距为81cm，右侧330.8cm范围内间距为66cm，钢架间采用22螺纹钢筋纵向拉杆焊接在一起，拉杆环向间距1m，采用42锁脚锚管定位。2.斜井拱墙喷射C20混凝土厚25cm，拱墙设22砂浆锚杆，长3m，间距1.0m1.0m，按梅花型布置，拱墙挂8钢筋网，间距25cm25cm，搭接1-2个网格，逐点焊接。3.结合钢架设42超前小导管超前支护，小导管长3.5m，环向间距0.5m，纵向搭接不小于1m。4.主洞与斜井相交处主洞钢架20m范围内IV级围岩采用IV级加强衬砌。（三）3#斜井喇叭口过度段施工布置形式及支护参数如下：斜井与正洞喇叭口平面布置图斜井自身喇叭口平面布置图1.喇叭口段采用I18钢架，左侧404.03cm范围内间距为81cm，右侧330.8cm范围内间距为66cm，钢架间采用22螺纹钢筋纵向拉杆焊接在一起，拉杆环向间距1m，采用42锁脚锚管定位。2.斜井拱墙喷射C20混凝土厚25cm，拱墙设22砂浆锚杆，长3m，间距1.0m1.0m，按梅花型布置，拱墙挂8钢筋网，间距25cm25cm，搭接1-2个网格，逐点焊接。3.结合钢架设42超前小导管超前支护，小导管长3.5m，环向间距0.5m，纵向搭接不小于1m。4.主洞与斜井相交处主洞钢架20m范围内IV级围岩采用IV级加强衬砌。（四）、1#、2#、3#斜井在钢架与主洞钢架相交处加固处理的方式是基本相同的，具体施工要求如下：1.为保证主洞钢架有稳固落脚点，将斜井与主洞相交处钢架用两榀I18钢架焊接而成，上设工字钢托梁，改变主洞钢架尺寸使之落在托梁上并与托梁焊接在一起，具体钢架布置如斜井与主洞交界处钢架布置图1、2。2.主洞钢架拱脚处加设锁脚锚管，与斜井钢架连接处拱脚设4根（比设计增设两根）长4m的42锁脚锚管，以保证拱架稳固。3.斜井纵向拉杆向主洞延伸1m，并与主洞钢架或纵向拉杆焊接牢固。4.斜井与正洞相交处的托梁和钢架之间采用I18钢支撑焊接在一起，间距为1.2m（与主洞钢架间距一致），具体连接方法见下图。斜井与主洞交界处钢架布置图1斜井与主洞交界处钢架布置图2托梁与主洞钢架和钢支撑连接布置图（五）开挖方法1.因喇叭口处开挖断面扩大，虽该段设计为三级围岩，但结合现施工段斜0+40围岩情况和断面扩大情况拟采用台阶法开挖，上下台阶尺寸如下图：2.先开挖1部台阶，再开挖2部台阶，结合钢架尺寸，斜井处上台阶高度为3.45m，正洞处上台阶高度为2.0m。 3.开挖过程中严格控制进尺，每循环进尺1-1.5m，开挖后及时采取支护，根据围岩情况必要时1部台阶主洞部分采用拱架临时支撑。四、体会和认识1.由于斜井与正洞交界处喇叭口段净空较大，开挖过程必须严格遵循“弱爆破、短进尺、快封闭、强支护、勤量测”的原则，各项支护加强措施必须落实到位。2.加强该段的监控量测，随时观察围岩变化，发现围岩变形加快等迹象时及时加强支护，确保围岩稳定后再施工。3.加强与主洞交接处的测量工作，保证高程、坐标以及开挖净空的准确性。4、工程实践证明，采用挑顶施工的优点在于施工难度降低，能够充分利用各种大型设备，加快了挑顶施工速度。同时