隧道交叉口段机械化挑顶施工技术

隧道交叉口段机械化挑顶施工技术

景晓瑞

中铁一局集团第五工程有限公司，陕西 宝鸡721006

摘要：结合长岗岭隧道2#斜井与正洞交叉口的施工实例，介绍高铁隧道斜井转正洞交叉口机械化施工。在充分了解地质条件的基础上，制定了全断面中导洞转向法的施工方案。重点阐述了交叉口的施工方法，对施工经验进行了总结，可为同类工程施工参考。

关键词：高铁；隧道；机械化；交叉口

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0引言

随着长大隧道大型机械化配套施工日益推进，如何选用配套的三臂凿岩台车进行开挖，如何采用合理优化的技术方案解决各种具体情况下的技术难题，达到快速掘进的效果，已成为隧道施工中的热门问题。以长岗岭隧道的施工为依托，对如何进行三臂凿岩台车斜井转正洞快速挑顶，如何合理设置双通道达到快速正洞施工。重点介绍三臂凿岩台车斜井转正洞快速挑顶技术，实践证明充分利用大型机械进行挑顶，解决了隧道挑顶用时较长的难题。可以快速形成正洞作业面，加快施工速度。

1工程概况

新建铁路宜昌至郑万联络线长岗岭隧道位于湖北省宜昌市夷陵区和兴山县境内。进出口里程DK53+900、DK67+651，隧道全长13751m，隧道埋深最大640m。其中2#斜井位于线路前进方向右侧，与正洞交于DK65+100里程，与线路大里程方向夹角为46°，YJWXDK0+000～YJWXDK0+030采用双车道Ⅲ级复合式衬砌。交叉口地质情况：斜井与正洞相交段洞身位于晚元古代黄陵庙组内口段（Pt3N）花岗闪长岩地层中，根据斜井超前地质预报综合分析揭示的地质情况，围岩岩性为花岗闪长岩，弱风化，灰白色，岩质硬，岩体完整，拱顶见少量滴水。斜井担负着本隧正洞3807m施工任务，为项目控制性工点，如何安全、快速实现斜井工序向正洞工序的转换，早日实现正洞工作面对项目意义重大。

2施工方案

斜井转入正洞交叉口施工采用中导洞转向法。斜井与正洞相交左中线里程DK65+100，与正洞大里程夹角46°。斜井施工至与正洞交界后，以圆曲线形式转体进入正洞向小里程方向大机施工。导洞底面与正洞底板底面标高一致，开挖至导洞掌子面与正洞掌子面平行时，向大里程进行扩挖施工，扩挖时边墙与拱部同时扩挖达到正洞标准断面，达到正洞标准断面后用凿岩台车进行全断面正常开挖。

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图1：斜井进入正洞平纵关系及施工步骤

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3施工方法

3.1 交叉口段斜井施工

根据斜井与正洞相交角度，按照斜井支护类型施作初期支护，完成由斜交于正洞中线到平行于正洞中线的过渡。

3.2 斜井进入正洞内的导洞施工

3.2.1 开挖

导洞设计净宽8.3m，高6.68m。

3.2.2支护

初期支护按斜井Ⅲ级围岩复合式衬砌施工，支护参数为：拱部范围挂设钢筋网片，规格φ6，网格大小25*25cm，接1～2个网格；拱墙设置布设φ22砂浆锚杆，规格2.5m/根，10.34根/延米，间距1.5*1.2,拱墙喷射C25砼厚10cm。

3.2.3 注意事项

1）导洞支护施工后方可进行扩挖施工。2）斜井进入正洞后及扩挖段采用弱爆破开挖，单循环开挖循环进尺不大于4米。3）开挖时，注意控制拱顶标高。

3.3 扩挖施工

3.3.1 扩挖段开挖

导洞掌子面与正洞掌子面平行后，导洞扩挖按导洞拱顶至正洞拱顶距离3.62m,扩挖长度按16m正洞延米计算，扩挖坡比22.6%。

3.3.2 扩挖段支护

扩挖段临时支护：导洞扩挖未形成标准正洞开挖轮廓线以前，及时进行初期支护，采用以下临时初期支护参数：拱部采用φ22砂浆锚杆，长度2.5m，间距1.5×1.5m；挂设φ6的钢筋网，网格间距25×25㎝，喷射C25混凝土5㎝厚；边墙采用5㎝厚C25喷射混凝土封闭。

3.4 正洞施工

3.4.1 小里程开挖

扩挖完成后，全断面短进尺开挖，避免超欠挖过大，将扩挖结束断面与正洞标准断面之间形成“小错台”，给下循环开挖提供周边眼施工空间，累计开挖约8m（全电脑三臂凿岩台车大臂长7.15m），为正洞全电脑三臂凿岩台车全断面开挖提供作业条件，继续向小里程全断面施工约12m正洞作业空间后停止开挖。

3.4.2 小里程支护

按正洞设计要求进行初期支护施工。

3.4.3 反向全断面扩挖大里程施工

反向全断面扩挖大里程，首先由测量人员标注出欠挖数值，长短眼相结合，将大里程需要扩挖面逐渐与洞标准断面之间形成“小错台”，给下循环开挖提供周边眼施工空间，开挖至斜井井底附近时，缩小进尺，减少装药量，确保安全、平稳快速施工。

4监控量测

对于导洞监控量测点在交叉范围内按每5米设置一个断面，进行监测直至转入正洞正常施工,交叉范围以外Ⅲ级围岩按要求30米设置一个断面，周边位移量测每个断面布置不少于3个测点。拱顶下沉量测点布置在拱顶上。监测频率不少于2次/天。

开挖后及时打眼埋设测点，测点埋入围岩基岩深度不小于25cm，埋设牢固，并在外露杆头处焊置钢板，并贴设反光膜片，利用高精度全站仪进行量测。及时采取初始数据，初始数据采集时间不得超过开挖后12小时。

5施工效果

长岗岭隧道2#斜井从2022年1月1日开挖交叉口施工，采用上述施工方法，历时21天，于2022年1月21日安全顺利现场正洞大小里程正洞开挖支护67米，使本工点具备正洞双掌子面同时生产能力，斜井转正洞施工过程期间未发生一例安全、质量事故，说明该交叉口段机械化挑顶施工技术在长岗岭隧道2#斜井交叉口施工中是成功的，同时该挑顶施工技术也是在本线首次使用。

6结论

本文提出并成功实现了一种适用于硬岩隧道交叉口机械化挑顶孔施工方法，并已安全、快速施工验证了此施工技术的合理性。主要结论如下：

（1）相对于传统挑顶施工，该施工技术可有效利用材料，较少浪费，可保证实体质量，施工过程中安全风险低，进度快，且有利于快速形成正洞作业面，保障整个工期。

（2）在斜井转正洞工序转换全部完成后，正洞完成开挖67米，给后续工装拼装提供了作业场地。

（3）采用斜井与正洞46°中导坑转向挑顶施工，增加挑顶长度，有利于大机施工、便于拱顶抬高、扩宽施工。

参考文献：

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