哈达铺隧道斜井进正洞高进和低进施工技术方案比选

唐珲

摘要：以兰渝铁路哈达铺隧道斜井进正洞采用高进和低进的进洞方案为例，阐述斜井不同进正洞方案的方法和存在的不足，以期在今后施工时起到借鉴作用。

关键词：铁路隧道;斜井;正洞;施工方案;比选

兰渝铁路兰广段隧道受地质构造影响，隧道施工中受围岩变形等因素困扰较多，隧道变形引起施工进度慢、安全风险高，加大了施工成本，各个隧道由于所处地质情况不同，采用的施工方法和施工工艺也不同。本文通过管段内4座斜井实践对隧道斜井进正洞高进和低进施工技术方案进行比较得出一些结论，可为后续同类或相近施工提供参考，并有待继续研究和完善。

1、工程概况

1.1工程总体概述

哈达铺隧道位于甘肃省定西市岷县寺沟乡巴仁村山坡，洞身穿越长江、黄河的分水岭—麻子川梁，最小埋深约30m。哈达铺隧道设计为双洞单线隧道，左线长度为16600m，右线长度为16600m。洞身围岩级别主要为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级，其中Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩合计占全隧74.20%，Ⅵ级围岩330m;洞身穿过板岩夹灰岩和板岩夹砂岩合计占总隧50.03%以上。为满足全线工期要求，施工组织设计采用进、出口和5个斜井共7个主要工作面。隧道属于高风险隧道。

1.2地质岩性及构造

该隧道经过地层主要有第四系全新统冲洪积淤泥、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、粉土、砂质黄土、中砂，洪积（粗）角砾土;下第三系砂岩、砾岩、泥岩及三叠系中统砂岩、板岩局部夹杂灰岩等。隧道斜井辅助坑道穿越山体特殊不良地质主要有湿陷性黄土、滑坡、泥石流及岩堆等;隧道通过范围基岩节理、裂隙发育，多“X”型，特殊地质构造主要有1条断层破碎带（带宽均为100m），属高地应力区;其中特殊岩土板岩夹灰岩、板岩夹砂岩占隧50.03%。

管段施工哈达铺隧道里程为DK220+496～DK233+000段，包含隧道进口和阿坞、哈达、西迭、西固四个斜井（其中：阿坞斜井、西固斜井与正洞斜交，交角43～46度;哈达斜井、西迭斜井与正洞正交）。阿坞斜井与主洞相交于左线DK227+150处，斜井长度665m，该处地质为第三系下统砾岩和砂岩相互夹层;砾岩呈厚层状，节理发育，弱风化，为Ⅳ围岩;砂岩呈中厚层，节理发育，弱风化，为Ⅳ围岩。哈达斜井与主洞相交于DK228+530处，斜井长度590m，该处地质为第三系下统砾岩和砂岩相互夹层;砾岩呈厚层状，节理发育，弱风化，为Ⅳ围岩;砂岩呈中厚层状，节理发育，弱风化，为Ⅳ围岩。西迭斜井与主洞相交与DK229+900处，斜井长度400m，该处地质为第三系下统砾岩和砂岩相互夹层;砾岩呈中厚层状，节理发育，弱风化，为Ⅳ围岩;砂岩呈厚层状，节理发育，弱风化，为Ⅳ围岩。西固斜井与主洞相交与DK231+500处，斜井长度312m，该处地质为第三系下统砾岩和砂岩相互夹层;砾岩呈中厚层状，节理发育，弱风化，为Ⅳ围岩;砂岩呈厚层状，节理发育，弱风化，为Ⅳ围岩。

2、斜井高进正洞和低进正洞施工方案

2.1哈达铺隧道斜井进正洞低进方案：

斜井进正洞时斜井端头25m进行围岩降级加强支护，加强段前10m支护采用I16型钢架，其他参数按斜井Ⅴ级围岩参数进行施工。在斜井与正相交的15m处宽度突变，由原来的6.5×6（寬×高）m在1m范围内渐变至10×7（宽×高）m。前10m加宽段采用I20a型钢架支护。洞口5m范围内钢架采用I25a型钢进行加强支护，其他参数按斜井Ⅴ级围岩参数进行施工。斜井端头一榀钢架上部加设I25a型钢横梁，横梁长度12.4m。横梁与拱部钢架采用I20a型钢进行竖向加强，间距100cm（竖向支撑I20a钢架位置与正洞的横向钢架对应），中间用C25喷射混凝土填充。

进行入正洞时，先随正洞拱部横向施工一条宽度4.6m的上导坑，上导坑的洞顶与正洞横向拱部线型一致，拱顶超挖15cm（预留上导坑顶部横向支撑位置）。上导坑采用I12.6型钢进行临时“门”型支护（临时支护的立柱以后拆除，横梁做为正洞的纵向附助支撑不拆除）。上导坑在支护过程中，锚杆类型及间距按照正洞Ⅴ级围岩参数进行施工。上导坑开挖至正洞另一侧后，在上导坑顶部横向支撑横梁下安装正洞拱部钢架，钢架的斜井一端支撑于斜井洞口钢架的横梁上，另一端采用350cmΦ22螺纹砂浆锁脚锚杆加固。正洞支护钢架应与上导坑的顶部横向钢架进行焊接。正洞钢架安设完成后，安设正洞另一侧钢架端左右线联接横洞顶的横梁。再次喷射正洞拱顶混凝土。上导坑落底。

拆除一侧上导坑侧面立柱，向正洞一侧按分部开挖方法施工至距斜井中心线20m处。再拆除另一侧上导坑立柱，向正洞另一侧按分部开挖方法施工。待左洞施工正常后再进行左右线联接横洞的开挖。

为了确保右线施工的正常进行，联接横洞按按斜井端头的断面参数进行施工（10×7（宽×高）m）。支护参数同斜井。横洞进右线的施工方法同上。斜井进正洞里面图、斜交斜井进正洞平面图如下：

2.2哈达铺隧道斜井进正洞高进方案：

斜井与正洞交汇处25m范围内进行加强支护处理，靠正洞15m处将斜井宽度加宽至10m，高度由原斜井高度渐变至隧道开挖顶高程上1.5m。斜井距正洞口10m处支护形式由原来的直墙式改变为曲墙式。结合现场地质情况在需要时拱部设置超前小导管进行超前支护。斜井断面加宽后采用正台阶法进行施工。

在斜井施工中，斜井与正洞左右线侧的左右侧壁交汇里程处斜井设置双I25a钢架加强交汇段的支护强度。斜井与正洞交汇处斜井支护采用I20a型钢架。斜井施工开挖支护至右线右侧壁止。在斜井施工结束后进行正洞施工，分左右洞错开单向单口开挖进入正洞施工。正洞采用正台阶法进行施工。施工前先对左线一端进行中线定位及开挖轮廓放样。依据开挖轮廓对横通道侧壁拱肩处支护钢架在正洞环向面上进行加强处理：在横通道拱肩处正洞开挖轮廓线外的每榀钢架拱脚处两侧先打锁脚锚杆。人工凿除横通道侧壁正洞开挖轮廓线位置处的喷射混凝土，切割斜井钢架，安设正洞第一榀钢架（钢架拱部为斜向钢架，钢架采用I25a加强）。打设正洞洞口超前小导管并注浆加强。人工拆除正洞掌子面处横通道的侧壁钢架。开挖正洞拱顶位置，安设正洞拱部支护。至正洞掌子面开挖垂直前在斜拱架上安设完成二榀正洞钢架。正洞按正台阶法正常循环施工。然后按相同方法开挖右线相反方向的正洞洞口。斜井进主洞立面图、斜井与主洞接头断面钢架图如下所示：

3、各方案优缺点分析：

3.1斜井低进正洞优缺点分析：

缺点：斜井低进正洞，在进入正洞时要进行挑顶施工，施工过程不易控制;且在进入正洞时只能以小导坑的方式延正洞拱顶的弧形开进（指小导坑纵向上部），小导坑的施工断面为矩形，断面小不利于机械施工，进洞速度缓慢;斜井低进正洞工序转换较多，不利于及早时洞;斜井对应的横通道做为以后隧道施工的一个重要安全、施工通道，其断面尺寸太小直接影响正洞隧道施工，不利于建设单位对隧道施工工期的要求;斜井低进正洞不利于正洞通风排烟。

优点：斜井低进正洞施工断面较小，工程数量小;施工的安全性较好。

3.2斜井高进正洞优缺点分析：

优点：斜井端部及横通道按上、下断面施工（正洞与横通道交汇处先按横通道断面进行施工）机械施工，能实现早进洞的施工原则;采用高进的施工方法有利于正洞的通风与排烟;斜井口及对应横通道的断面加大有利于以后正洞施工机械运输，可确保隧道施工的工期要求;从横通道进入正洞时，由于横通道侧壁支护体系进行了有效的转换，确保了正洞施工的安全。

缺点：斜井高进正洞工程数量较大;

4、结论

通过以上的比选分析，结合对西固、西迭、哈达、阿坞斜井采用斜井高进正洞的实际施工经验，加上设计、施工不断优化，在施工中积极采取工程实践中总结的控制措施，经过不断的探索和总结，采用斜井高进正洞施工方案，隧道变形在可控范围内，消除了斜井进正洞的安全风险隐患，确保的后續正洞施工的进度。同时，隧道施工环境可视度良好，风机通风排烟用电量节约，在一定程度上为正洞施工提供了施工技术参数。

参考文献：

[1]关宝树，赵勇.软弱围岩隧道施工技术[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2]TB10108-2002，铁路隧道喷锚构筑法技术规范[S].

[3]蒋同虎，霍三胜，叶飞，等.浅埋软弱破碎围岩隧道进洞施工技术研究[J].现代隧道技术.2011（03）.

[4]王勇.隧道斜井进正洞挑顶方案比选及优化[J].山西科技.2010（05）.

（作者单位：中铁七局集团第三工程有限公司）