浅谈高速铁路黄土隧道斜井挑顶

郭永军

1 工程基本情况

隧道设计为双线，线间距5 m，设计时速350 km/h，开挖断面面积为164 m2，全隧地处湿陷性黄土地段，斜井净空断面尺寸高度为4.68 m，宽度4.8 m。斜井洞身与线路方向夹角为52°。与正洞相交处斜井的初期支护设计参数如下:台阶法开挖，预留核心土，拱部设超前小导管，拱墙为锚网喷支护，全环型钢钢架加强。斜井洞身置于-11‰的纵坡上，正洞设计为侧壁导坑法，初期支护设计为锚网喷加型钢钢架;二衬采用钢筋混凝土。

2 斜井挑顶总体方案

总体挑顶方案为:1)斜井沿着目前的中线方向向前延伸，位置至第(三)洞室内;2)挑顶位置选择在第(三)洞室临时中隔壁处，挑顶的方法采用直挑;3)第(三)洞室挑顶完毕并向小里程方向施工8 m进行第(五)洞室的挑顶，方法与第(三)洞室挑顶方法相同，第(三)洞室继续向小里程方向施工;4)第(五)洞室挑顶完毕并向大小里程方向各施工5 m，将第(六)洞室落底;5)通过第(五)洞室进行第(一)洞室的开挖落底施工，落底后向大小里程方向同时进行开挖;6)第(四)洞室(落后于第(五)洞室10 m)开挖落底，与斜井延伸段连通，然后向小里程方向开挖;7)将第(七)洞室落底;8)将第(二)洞室落底，开挖土方通过第(七)洞室和第(一)洞室由斜井运至洞外;9)洞内形成作业面后按照双侧壁导坑法的正常工序组织施工。

斜井进入正洞各洞室施工顺序图见图1。

3 斜井延伸段施工方案

斜井在施工完过渡段后将型钢钢架延伸至第(三)洞室，斜井型钢钢架延伸至越过第(三)洞室临时钢架2 m。斜井延伸段在第(七)洞室内的型钢钢架的方向与正洞中心线平行，纵向采用螺纹钢连接，锚网喷支护。斜井延伸段的开挖支护方法同斜井施工方法相同，采用上下台阶预留核心土法施工。

在延伸段内，型钢钢架将由“∩”形逐步变为“∏”形，即逐步由“拱形”转换为“门形”。具体过渡几榀不做规定，但要体现变化。“∏”拱架的高度不变，宽度小于4.0m，以满足装载机的作业宽度。门形钢架的横梁务必要放在竖梁上。斜井进入正洞延伸段平面示意图见图2。

4 斜井延伸段口部加强方案

在挑顶施工之前将围岩进行有效加固十分关键。斜井延伸段与第(三)洞室临时钢架交叉处为挑顶施工的关键点，而且由于该处需要设置支顶第(三)洞室临时钢架的门架，掌子面的开挖面积较大，因此需要在此处设置有效的超前支护和径向支护。采用的具体支护形式为:

1)超前支护:在施作门字架之前临近的1榀型钢钢架时，首先要施作超前支护。拱部超前支护采用钢花管。

2)初期支护:在安装门字架之前的1榀钢架安装完毕后，沿钢架的径向打设锚杆，同时门字架开挖面要边开挖边封闭。封闭采用锚网喷。

5 正洞挑顶及纵扩施工方案

5.1 第(三)洞室挑顶施工

斜井进入正洞延伸段及口部加强钢架施工完毕后进行挑顶施工。挑顶位置选择在第(三)洞室，挑顶方法采用直挑、纵扩的方法。

1)根据第(三)洞室的开挖高度和宽度，挑顶施工的第一、二、三步垂直于正洞中线的开挖进尺长度均按照1.5 m左右进行控制;2)第(三)洞室挑顶顺线路方向的开挖宽度根据地质情况和作业空间的要求先开挖1.2 m，根据设计型钢钢架的间距可以安装3榀钢架，当把开挖面加固完毕后再在左右两侧各开挖1榀，使其总宽度达到2.4 m;3)挑顶施工的每一步开挖完毕后要及时进行挂网喷混凝土封闭;同时设置系统锚杆;沿正洞线路方向两侧设超前小导管，钢架底脚设锁脚锚杆;4)每一步骤挑顶开挖至设计轮廓时，架设安装钢架，钢架下端与下部钢架栓焊连接好，钢架上端用方木进行斜向支撑。网喷混凝土至设计厚度;5)第(三)洞室的第四步开挖在正洞永久型钢钢架加固完毕后进行;6)重复上述施工步骤，直至完成双侧壁导坑法第(三)洞室的钢架;7)第(三)洞室挑顶施工完毕后向小里程方向纵扩，开挖土方通过预留的挑顶位置运出洞外。斜井进入正洞第(三)洞室挑顶示意图见图3。

5.2 第(五)洞室的挑顶和第(六)洞室的落底施工

第(三)洞室形成作业循环并施工8 m后，第(五)洞室开始进行挑顶施工，第(五)洞室的挑顶施工方法与第(三)洞室的挑顶施工基本相同，分5步完成该洞室挑顶，挑顶的纵向开挖宽度为2.4 m，以便于安装5榀型钢钢架，竖向支撑先用方木作为临时支撑，喷射完混凝土后改为门式工字钢支撑。

第(五)洞室挑顶施工完毕后开始竖向落底和纵向扩挖，竖向落底首先落至第(六)洞室的顶部，然后沿小里程方向扩挖，开挖的土方从第(三)、(四)洞室运出。落底过程中将临时中隔壁的型钢支架接长。第(五)洞室形成工作面后，开始进行第(六)洞室的落底开挖施工。

5.3 第(一)洞室的开挖施工

第(五)、(六)洞室形成开挖循环后，在第(五)洞室处开一临时门洞，开始第(一)洞室的开挖，第(一)洞室开挖施工由上部向下部进行，边开挖边将永久型钢钢架支撑和临时型钢钢架支撑接长。第(一)洞室开挖底部标高与第(五)洞室底部标高相同后，先将第(六)洞室下落，然后再将第(一)洞室开挖至设计底部标高。最后将第(一)洞室向正线小里程方向纵扩，形成施工循环。

5.4 第(四)洞室和第(七)洞室落底开挖施工

第(三)洞室形成开挖循环后，第(四)洞室进行落底，边墙落底开挖先施工其中的一侧，达到第(四)洞室设计的墙底标高后将边墙钢架接长。在左右边墙前后的距离错开5 m后，交错开挖边墙土方。

第(四)洞室落底施工完成，具有足够的作业空间后，进行第(七)洞室的落底施工，其方法与第(四)洞室基本相同，只是第(七)洞室落底只要将一侧的边墙临时钢架接长即可。

5.5 第(二)洞室开挖落底

第(四)洞室和第(七)洞室落底施工完成后，开始第(二)洞室落底施工，落底施工方法与第(七)洞室相同。

5.6 各洞室施工顺序的转变

各洞室落底完毕并展开循环后，按照双侧壁导坑法的施工步骤，首先将第(三)、(四)、(五)、(六)、(七)洞室的开挖暂停，将第(一)、(二)洞室的开挖超前，逐步过渡到双侧壁导坑法的施工步骤。第(七)洞室施工26 m后，开始第(八)洞室即仰拱开挖，安装仰拱处的临时型钢钢架并开始二衬的施工准备，至此挑顶完成正式进入正洞施工。

［1］ 客运专线铁路隧道工程施工技术指南［Z］.铁道部经济规划研究院，2005.

［2］ TB 10121-2007，铁路隧道监控量测技术规程［S］.

［3］ 关宝树.隧道工程施工要点集［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［4］ 朱永全.隧道工程［M］.第2版.北京:中国铁道出版社，2007.

［5］ 隋修志.隧道工程［M］.第2版.北京:中国铁道出版社，2010.