软弱围岩隧道斜井进正洞施工技术

摘要：据调研，隧道开挖过程中，最为薄弱环节是斜井进正洞衔接段，技术方法使用不当会造成塌方等危险事故，基于此，在充分了解软弱围岩条件的情况下，采取斜井挑顶正洞横向棚洞法施方案，隧道斜井进入正洞施工的一种方法，实现从小断面辅助导坑到大断面正洞的施工转换，通过本次工程详细的设计方案和施工技术，阐述了特殊条件下斜井进正洞的施工工艺，该方法在软弱围岩隧道中比较适用，施工难度小，避免了二次扰动，可为类似工程及地铁矿山法施工提供施工经验。

关键词：软弱围岩；隧道；斜井；正洞；施工技术

1工程简介

1.1工程简况

某地铁隧道采用矿山法施工，起讫里程为DK20+460.4～DK21+540.95，线路长度1080.55m，线间距5m。隧道于DK20+760处线路左侧设置斜井，斜井中线与正线右线小里程端交角为50°。斜井与正线交汇处围岩分级为V级，页岩夹砂岩，地下水丰富。

1.2设计总体方案

根据地质、水文条件，采用斜井挑顶正洞横向棚洞法施工作为斜井转正洞过渡的施工方案。即斜井开挖至正洞边缘，向垂直正洞中线方向，采用棚洞进入正洞，棚洞向上爬坡至正洞拱顶后，以平坡向前开挖至正洞开挖轮廓线上台阶拱脚位置，棚洞施工完成后，按照正洞设计断面进行初期支护。实现从小断面辅助导坑到大断面正洞的施工转换。

2施工技术步骤

（1）因斜井与正洞斜交，斜井支护拱架立设从XK0+020.5开始与斜井中线斜交，斜井一侧拱架间距60～90cm，另一侧30～50cm，随着斜井开挖的深入，斜井支护拱架左右侧能同时到达正洞轮廓边界，如图1所示。

（2）斜井掘进至距正洞轮廓边界2m时，在交叉口处施作加强环，垂直间距30～50cm，用以作为正洞后续施工时初支拱架的落脚支撑点，承受斜井、正洞交接区域上方传递下来的土体荷载。

（3）XK0+020.5～XK0+011.239段初支及仰拱完成后，及时施作喷锚补强衬砌。

（4）斜井开挖至正洞边缘，向垂直正洞中线方向，采用棚洞进入正洞，棚架向上爬坡至正洞拱顶后，以平坡向前开挖至正洞右侧开挖轮廓线上台阶拱脚位置。

图1 棚洞平、剖面图

（5）在棚洞内施作正洞上台阶初期支护拱架，斜井侧的正洞拱架底脚与斜井开挖轮廓线拱架焊接在一起，形成整体受力。如图3、图4所示。

图2 正洞钢架（正洞断面）布置图

图3 正洞钢架（斜井断面）布置图

（6）棚洞内正洞初支施工完成后，沿隧道正洞大里程方向，拆除棚洞一侧的临时支护，按正洞设计支护参数施作上部弧形导坑，棚洞临时支护处正洞拱架形成临时封闭环。向前开挖4m后，喷射混凝土封闭掌子面，暂停该方向开挖。

（7）掉头拆除棚架另一侧的临时支护，按设计开挖方法和支护参数施工上部弧形导坑。向前开挖4m后，喷射混凝土封闭掌子面，暂停该方向开挖。

（8）待施工空间满足后，两侧正洞同时落底，及时进行隧底初期支护和仰拱，及早封闭。

3施工注意事项

（1）斜井掘进接近正洞交叉口处时，逐步提高拱架高程，拱顶提高坡度控制在10%之内。如图5所示

（2）斜井斜交拱架需（初支拱架和喷锚补强衬砌拱架）逐榀加工。

（3）棚洞棚架施工时，顶部需要比正洞设计断面向上扩挖，并预留一定的沉降量，保证不侵入正洞初支拱架设计位置。

（4）正洞拱架连接在斜井拱架上的部分需逐榀特殊加工，使其形成较好受力弧度，尽量使拱架承受压力，少承受弯矩。

（5）为确保斜井正洞相交处正洞初期支护钢架封闭成环（1#～10#），钢架需在延伸后的A单元上加设A接头，接头与单元采用钢板焊接，C单元在斜井坑底面位置加设A接头，施工斜井與正洞相交处正洞衬砌前，将交叉区正洞钢架封闭成环，并根据实际情况调整单元划分长度。如图4所示。

（6）施工过程加强监控量测工作，确保信息化施工。

图4 正洞1#钢架断面图

4 结论

该隧道于DK20+760处线路左侧设置斜井，斜井中线与正线右线小里程端交角为50°。根据地质、水文条件，采用斜井挑顶正洞横向棚洞法施工作为斜井转正洞过渡的施工方案。即斜井开挖至正洞边缘，向垂直正洞中线方向，斜井掘进接近正洞交叉口处时，逐步提高拱架高程，拱顶提高坡度控制在10%之内。对于软弱围岩隧道，应该严格按照变形量测数据指导施工进展，实践证明，该方法在软弱围岩隧道中比较适用，施工难度小，尤其正洞拱部围岩一次开挖到位，避免了二次扰动，施工安全、经济。

参考文献

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作者简介：李涛，男，1988年生，河北省廊坊市人，助理工程师，2013年毕业于美国伊利诺伊理工大学工程管理专业硕士，主要从事工程建设和项目管理工作。