针对斜井挑顶进正洞技术目前问题与解决策略分析

赵志远

（中交一公局集团有限公司，北京100024）

1 引言

随着隧道工程量的增加与隧道长度的扩展，其施工难度也在加大。斜井与正洞交叉处会因为隧道断面缘故产生受力状态的变化[1]，需要通过交叉隧道的结构进行施工最优解的研究。

2 伏牛山隧道斜井进正洞项目分析

伏牛山隧道为分离式隧道，左线起讫桩号ZK82+408~ZK91+569，全长9161m（包含出口明洞15m）；右线起讫桩号K82+363~K91+546,全长9183m（包含出口明洞15m）。伏牛山隧道1#斜井长1150m，净宽8.8m，净高7.5m。设排风联络通道2 处，设送风联络通道1 处，该联络通道起始点位于1#斜井XJ1K0+076 处，联络风道长度为57.368m。伏牛山隧道2#斜井长926m，净宽7.5m，净高6.25m。设送风联络通道2 处，地下风机房与右洞间联络风道长度为4.73m。伏牛山隧道3#斜井长1030m，净宽8m，净高7m。设排风联络通道2 处，地下风机房与右洞间联络风道长度为4.73m。

伏牛山隧道地下风机房长130m，净宽10m，净高13m。2#斜井设2 处送风联络风道贯穿地下风机房与主洞左右洞连接，3#斜井设2 处排风联络风道贯穿地下风机房与主洞左右洞连接。另外，地下风机房与右幅主洞间设置1 处运输通道及2 处疏散通道。

3 隧道斜井进正洞项目的现状与存在的问题

3.1 方案一的现状与存在的问题

在伏牛山隧道斜井进正洞项目中，挑顶主要为2 种方案，都存在一定的问题，首先是斜井在施工距离正洞约10m 时，让斜井的高度维持正常状态，不断地调高斜井的拱顶高程，让斜井与正洞的挖断最大程度距离为2m，保持正洞的自身支护需求，并从断面进行施工，施工到正洞自身的最右边，对于斜井支护进行一定程度的加强，从而保证正洞穿过斜井过程中能够安全施工。这种方式会存在一定的空隙，即正洞挖掘外轮廓与斜井之间的空隙，这部分由后期进行C20 混凝土的填灌。

这种方案拥有一定的优点，即正洞的支护相对固定，挑顶高度相对变化较小，降低了成型需要的成本，其次，在斜井支护过程中也可以维持到转向施工过程，支护可以多次工程使用，为后续工作提供一定的可靠、稳定支撑，这种方案能够拥有较大的机械工作空间，相对而言更有利于机械作业出渣。

这种方案的问题较为明显，首先，是斜井存在过高的挑顶，这使得正洞周围的岩土需要较高的压力，两侧断面容易断裂，需要更高成本的横向程度的支撑，使得施工过程中的施工量较大。其次，在斜井挑高后，对于周边岩土的影响较大。正洞外轮廓线与斜井之间的空隙较大，随后可以通过后期使用混凝土填满，但是会使得工作量增加，并在很大程度上降低工作的安全程度，正洞需要更多的安全防护措施。

3.2 方案二的现状与存在的问题

在此次工程过程中，除了上述进洞方式外，根据地质原因，还选择了另一种斜井进正洞挑顶方式。当施工过程中，斜井不断推进到正洞的临界处，使用5.0m（净宽）×6.0m（最大净高）的断面中导洞沿着正洞的法线不断地进行挑顶施工，将其延伸到正洞的最右边缘处。中导洞的标高洞顶高于正洞设计的外缘轮廓线26cm，并且保持中导洞洞底的标高不变，让中导洞能够根据正洞的轮廓线高度而随之变化。

这种方案工程中会拥有相对较少的临时工程量，在中导洞的开设过程中断面较小，能够以较快速度的进行施工作业，对周边岩体扰动较少，能够双向开工，具有更高的安全保障。

但这种方案相对而言斜井高度变化较大且频繁，使得工程量增加，并且对于测量要求精度较高，需要让中导洞与正洞轮廓高度一致，这就需要较高精度的测量仪器，另外中导洞的高度变化会使得出渣量产生较大的影响[1]。

4 伏牛山隧道斜井进正洞项目存在问题的解决策略

4.1 方案一问题解决策略

对于方案一而言，斜井挑顶相对较高，因此，需要对于两边的岩体进行加固，需要使用横向支撑体对岩体的强度进行增加。其次，对于岩体的扰动问题，需要在斜井进入前进行岩体的调查，找到凝固程度相对较高地区的岩体，斜井进入，使用机械作业来调整正洞结构，从而增加斜井进正洞的安全系数。

4.2 方案二问题解决策略

对于方案二而言，主要问题在于中导洞的建设与施工，所以需要严格测量中导洞的高度，并让其与正洞能够高度贴合，在中导洞高度变化过程中要尽量提高中导洞的高度，使得出渣量能够保持稳定。

5 斜井进正洞施工过程

5.1 导洞施工

2#、6#排风交叉口加强环施工完成后继续向前开挖，开挖至主洞另一侧距边墙1m 处停止开挖，导洞开挖断面尺寸同排风口断面尺寸。采用Φ22mm 砂浆锚杆，锚杆间距1.2m×1.2m（环×纵），长2.5m，成梅花形布置。钢筋网采用Φ6.5mm 光圆钢筋，网格间距25cm×25cm，喷射C25 混凝土，厚度22cm。

5.2 正洞内爬坡导洞开挖施工

5.2.1 2#排风交叉口

导洞施工完成后进行正洞内爬坡导洞开挖施工，沿正洞中线向小里程方向以8.7m×7.5m（宽×高）断面爬坡，坡度7.4%，爬坡施工长10m 在里程K84+848.581 处导洞拱顶高程与正洞拱顶高程重合。开挖到导洞顶和正洞顶位于同一高程后，按照线路设计坡度继续进行导坑掘进进行扩挖施工，施工5m 后（K84+843.581）扩挖出正洞上台阶断面。及时喷混凝土封闭掌子面，正洞正常断面按设计参数进行正洞支护。

5.2.2 6#排风交叉口

导洞施工完成后进行正洞内爬坡导洞开挖施工，沿正洞中线向大里程方向以8.7m×7.5m（宽×高）断面爬坡，坡度7.4%，爬坡施工长10m 在里程K88+753.581 处导洞拱顶高程与正洞拱顶高程重合。开挖到导洞顶和正洞顶位于同一高程后，按照线路设计坡度继续进行导坑掘进进行扩挖施工，施工5m 后（K88+758.581）扩挖出正洞上台阶断面。及时喷混凝土封闭掌子面，正洞正常断面按设计参数进行正洞支护。

5.3 反向扩挖施工

反向扩挖每循环开挖不超过2m，采用I16 工字钢拱架进行支撑，纵向间距为1.0m。支护设置Φ6.5mm 钢筋网，网格间距25cm×25cm，成梅花形布置。拱顶和边墙设置Φ22mm 砂浆锚杆，长度2.5m，间距1.2m×1.0m，每循环根数19 根。喷射混凝土采用C25 混凝土，厚度为22cm。

5.4 斜井交叉口正洞扩挖施工

当开挖至交叉口段时，由于交叉口段处于三维受力空间，应力分布复杂，安全系数低，该段每循环进尺不得超过1m。开挖至该处时，I16 型钢架开挖线路右侧正常落底，左侧落脚点位于交叉口的“门”型钢架横梁上。上部型钢拱架采用300mm×300mm×15mm A3 钢板连接。型钢拱架间距1m 布设，布设及时打设Φ22mm 锁脚锚杆，每榀钢拱架下打设2 根，该处共设置8 榀拱架。

5.5 正洞施工

2#排风交叉口段正洞施工完成后向大里程（6#为小里程）方向开挖，大里程（6#为小里程）方向开挖按正常施工程序施工，转入正洞正常施工状态，正洞开挖向大里程（6#为小里程）方向进行，条件具备后尽早完成交叉口段仰拱施工，至此挑顶结束。