吕临铁路前陡泉隧道横洞转正洞施工技术

邓 晶

(中铁二十局集团四公司，山东 青岛 266000)

吕临铁路前陡泉隧道横洞转正洞施工技术

邓 晶

(中铁二十局集团四公司，山东 青岛 266000)

结合前陡泉隧道工程实际条件，详细介绍了隧道横洞转正洞“小导洞扩挖法”“大包法”两种施工技术方案，并对挑顶技术、初期支护参数确定以及施工注意事项作了论述，通过实践，得出了一些有意义的结论。

铁路隧道，横洞转正洞，大包法，挑顶

1 工程概述

前陡泉隧道位于黄土梁峁区，地形起伏较大，多开辟为耕地。左线隧道起讫里程为改MDIIK38+730～改MDIIK40+237，隧道全长为1 507 m。右线隧道起讫里程为改右MDIIK38+670.37～改右MDIIK40+237，隧道全长为1 566.63 m。隧道于改MDIIK39+672.89由单洞单线并为单洞双线为燕尾式隧道，隧道最大埋深94.13 m，最大线间距92 m。

前陡泉隧道进口和出口总共三个工作面，仅依靠已有工作面不能按时完成工程任务。通过合理增设横洞，增加主洞工作面才能满足项目建设的进度要求。根据设计院提供的隧道纵断面图信息和现场的实地踏勘测量数据，右洞里程改右MDIIK39+105(拱顶高程为907 m)中线附近位于平均高程为912 m黄土堆积层覆盖的浅埋低洼处。新增横洞可分为两部分，第一部分通过改右MDIIK39+085右偏35 m处采用明挖施工至右洞长45 m，与右洞线路中线斜交60°于改右MDIIK39+105=HDK0+040,第二部分通过60.6 m暗洞与左洞线路中线垂交90°于MDIIK39+123=HDK0+102.05，见图1。通过增设横洞共增加了四个主洞工作面，为缩短建设工期、减少独头掘进的长度提供了有利的施工条件。横洞与正洞相交处围岩为Ⅴ级，横洞采用单联式无轨运输单车道断面,洞内重车可自行出碴。

2 初期支护参数

通过TRT6000地质超前预报系统检测，横洞段岩体的稳定性较差，岩体破碎，局部裂隙发育，采用Ⅴ级围岩加强段进行支护，断面形式、尺寸如图2所示，初期支护参数见表1。全环设置Ⅰ18型钢钢架间距0.6 m/榀。横洞铺底C25混凝土厚80 cm，拱部、拱墙无二次衬砌。

表1 横洞初期支护参数

喷射混凝土ϕ6×ϕ8钢筋网(纵向×环向)锚杆型钢钢架设置部位厚度cm设置部位网格间距/cm设置部位长度m间距m设置部位间距m全环20拱墙20×20拱墙31．0×1．0拱墙、仰拱0．6

正洞右线改右MDIIK39+078～改右MDIIK39+200和左线改MDIIK39+050～改MDIIK39+268段设计围岩级别Ⅴ级，钢架间距0.75 m/榀，其余初期支护参数与横洞一致，如图3所示。

横洞总长60.6 m，属于临时通道，仅施作初期支护，利用完之后立即做回填处理，为保证横洞的安全使用钢架间距比正洞的钢架间距减小0.15 m/榀。

3 横洞转正洞施工方案的选择

横洞是隧道工程中常见的辅助坑道形式。下面就分别介绍了“小导洞扩挖法”“大包法”两种施工工法。

3.1 “小导洞扩挖法”施工步骤

先采用小断面导洞正常掘进，导洞进入正洞范围时拱架与正洞拱架互相垂直，然后逐渐偏转导洞拱架的指向。通过一个合理的弯道调整使导洞方向与正洞线路方向平行，导洞中线与正洞线路中线重合。双洞中线重合后开始扩大导洞开挖，逐渐调整导洞初期支护内轮廓尺寸，直至导洞断面内轮廓与正洞标准断面内轮廓一致。导洞指向的正洞方向工作面已经形成，反方向开挖导洞与正洞相交段，拆除临时支护，扩挖至正洞标准断面，形成作业面，如图4所示。

前陡泉隧道如果采用“小导洞扩挖法”转正洞施工方案，因开挖断面在横洞转正洞之初不做调整，待进入正洞后进行上挑扩挖，可以安全快速的实现单向横洞转正洞施工。但反方向破除横洞与正洞交叉段临时支护时，施工难度大而且存在安全隐患。

3.2 “大包法”施工步骤

提前偏转横洞掘进方向，保证在正洞范围内横洞拱架与正洞拱架是互相垂直的关系。从横洞掌子面距正洞范围15 m左右，拱顶开始逐渐扩挖，至正洞拱顶时，横洞拱顶高程比正洞设计拱顶高程高出0.7 m。然后继续按台阶法水平掘进横洞断面至贯穿正洞范围后封闭横洞掌子面。在正洞范围内的横洞两侧拱架上放样出正洞的轮廓线，在轮廓线附近施作完双层超前小导管后，按短台阶法双向开挖正洞，进行正洞施工，如图5所示。

前陡泉隧道采用“大包法”转正洞施工方案，可以更快速的打开双向正洞掘进工作面，难点是横洞转正洞施工中临时支护结构形式逐榀变化，交叉段内因开挖高度增大，安全隐患增多，需要通过加强临时支护来降低安全风险。结合前陡泉隧道横洞转正洞实际施工情况，“小导洞扩挖法”和“大包法”综合比较见表2。

表2 横洞转正洞“小导洞扩挖法”“大包法”施工技术的综合比较

通过以上两种方案在前陡泉隧道横洞转正洞实际施工中的论证，采用“大包法”转正洞施工工法具有明显的优势，因此前陡泉隧道选择了“大包法”横洞转正洞方案，并且在“大包法”的基础上结合实际施工需要做了一些变动。具体施工步骤如下：

1)横洞洞口工程。自横洞HDK0+000到横洞HDK0+045段埋深较浅地质情况复杂，原地面以下0 m～10 m属于新黄土堆积层具湿陷性，10 m～13 m属于强风化砂岩，13 m～16 m属于弱风化砂岩，岩体破碎，采用明挖施工与右洞相交代替暗洞掘进。明挖通道黄土边坡高约12 m，坡比1∶0.5，采用网喷防护。右洞和横洞暗洞前进方向，拱部120°范围内设置φ89中管棚超前支护，长13 m，环向间距0.4 m，待注浆完成达到设计强度后，开始掘进作业。

2)横洞洞身开挖。自横洞HDK0+045到横洞HDK0+089.8保持直线掘进方向不变，纵坡为-7.7%，初期支护断面轮廓和左洞断面轮廓一样，初期支护参数按Ⅴ级围岩加强段钢架间距加密为0.6 m/榀。HDK0+089.8～HDK0+097段按圆曲线方向掘进，最终横洞中线垂直于左洞线路中线，钢架断面轮廓逐榀扩大，保证交叉段运输通道畅通，共13榀，每榀外扩5 cm，拱顶按8.3%上挑开挖，坑底按-7.7%开挖。

3)锁口钢架和门形钢架的设置。横洞HDK0+097～HDK0+098.5段设置锁口钢架加强支护，Ⅰ18型钢钢架间距按0.5 m/榀加密支护，HDK0+097～HDK0+097.5之间外扩开挖架设2榀Ⅰ18门形钢架，钢架紧密排列采用φ22 mm连接筋焊接，每侧增设φ42锁脚锚管6根，长4 m，组成加强支护体系，如图6所示。

4)横洞与正洞交叉部分开挖。导洞与正洞交叉部分HDK0+098.5～HDK0+105.6，长7.1 m。导洞拱部120°范围内采用φ42小导管超前支护，长3.5 m，间距0.4 m，搭接长度1.1 m，防止开挖中上部土体掉块坍塌形成空洞。 导洞临时支护采用Ⅰ18型钢钢架0.6 m/榀，边墙、顶部采用φ8钢筋网片20 cm×20 cm间距布置；边墙采用φ22系统锚杆，长3 m，间距1 m，梅花形布置；边墙、顶部、底部均喷射C25混凝土20 cm；边墙底脚增设两根φ42,长4 m的锁脚锚管。导洞开挖至左洞中线位置改MDIIK39+123=HDK0+102.5时，拱顶高程超出正洞设计开挖轮廓线60 cm。HDK0+102.5～HDK0+105.6段平坡开挖贯穿左洞至端墙后停止掘进，喷射C25混凝土封闭掌子面。

5)横洞转正洞之前挑顶施工。导洞施工完毕后，在导洞内侧进行正洞初期支护施工。正洞钢架右侧落到横洞Ⅰ18门形钢架的横梁上，左侧落到稳固的基岩上，每榀增设两根φ42，长4 m的锁脚锚管。正洞改MDIIK39+121～改MDIIK39+125里程段架设9榀变动后的正洞拱架如图7所示，预留20 cm沉降量。正洞与导洞临时支护之间的空隙用C25喷射混凝土填充。交叉口地段处于复杂的三维受力状态，严格按照监控量测设计规范进行布点和观测。

6)正洞洞身开挖。在导洞两侧侧壁上放线画出正洞外轮廓线，拱部120°范围内采用φ42小导管超前支护，长4 m，间距0.4 m，超前施作完成后，沿正洞大里程支护拱架外轮廓线以下割除导洞边墙钢架，并使割除钢架后正洞外轮廓线以上钢架与正洞钢架焊接牢固，正洞大里程方向初期支护封闭成环后，用同样的工法朝正

洞小里程掘进。

4 现场施工注意事项及结论

4.1 施工注意事项

通过“大包法”施工工法的实施，成功从横洞转入正洞施工，施工过程中应注意以下几方面：1)根据超前地质预报检测报告资料核对地质情况，当地质情况与设计不符应及时修正施工方案。2)坚持“重核对、先排水、短进尺、少扰动、早成环、勤量测、快衬砌、工序紧”的原则。3)加大沉降变形监测，如果发现变化异常，必须采取相应措施进行处理，消除安全隐患。4)导洞采用人工配合机械开挖，杜绝使用大型机械设备一次开挖到位。机械作业时配备专人指挥，以防对已支护好的钢架发生剐蹭，损坏钢架造成不必要的安全隐患。5)挑顶施工原则上不采用爆破作业，采用小型挖掘机配合人工风镐开挖，拆除作业采用大型凿岩机，如必须采用爆破作业时，洞内作业人员需撤离至安全地点。6)重视临时支护体系和各钢架锁脚锚杆的施工质量。7)门架受到围岩的压力和正洞初期支护自身的重力，门架和横洞初期支护要形成整体支护体系。8)横洞转正洞后交叉地段的运输通道要保证畅通，如果横洞净宽不能满足运输要求，施作横洞时需在进入主洞前做加宽处理。

4.2 结论

本文通过对“小导洞扩挖法”“大包法”两种常规横洞转正洞施工技术在前陡泉隧道横洞施工中的可行性、合理性论证，以及对“大包法”转正洞技术的实际工程应用表明，“小导洞扩挖法”可以安全快速的实现单向横洞转正洞施工，但不利于反方向开辟正洞工作面，当需要开辟正洞双向工作面时，“大包法”施工方案有明显的优势。

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On construction technique for reconstruction of transversetunnels into main tunnels at Qiandouquan Tunnel along Lvliang-Linxian Railway

DENG Jing

(TheFourthCompany,ChinaRailway20thGroup,Qingdao266000,China)

Combining with the factual conditions at Qiandouquan Tunnel project, the paper mainly introduces the comparison between two construction schemes for the reconstruction of transverse tunnels into main tunnels, the small pilot drift expanding excavation method and full-envelope method, indicates the roof brushing, primary support parameter identification and construction precautions, achieves some meaningful conclusion by practice.

railway tunnel, reconstruction of transverse tunnels into main tunnels, full-envelope method, roof brushing

2014-07-13

邓 晶(1989- )，男，助理工程师

1009-6825(2014)27-0185-03

U455

A