摘要：结合万荣隧道 4号斜井与正洞交叉口处的施工实例，介绍斜井进单线隧道的挑顶施工技术。在充分了解地质条件的基础上，制定了详细的超前支护、监控量测和开挖施工方案。重点阐述进正洞的施工方法，对施工经验进行总结，较好地完成了斜井与正洞初期支护结构受力体系转换，保证了施工安全，可供同类工程参考。
关键词：铁路；隧道；斜井；挑顶
1 工程概况
万荣隧道位于山西省运城市万荣县境内，隧道起讫里程为DK555+117～DK562+800，全长7683m，为单洞双线隧道，最大埋深约为90.25m。隧道设5座无轨运输斜井，其中4号斜井长758m，与正洞交汇于线路左侧DK559+300处，与正洞正交，最大坡度12%，4#斜井采用双车道辅助坑道断面。4号斜井与正洞交叉处设计为V级围岩，隧道拱部、洞身、边墙及基底均为砂质老黄土，黄褐色、密实、稍湿、呈松软结构。
2 设计支护情况
（1）斜井支护参数
初期支护：Ⅴ级采用H=180型格栅钢架，间距0.8m；采用Φ22连接筋，长度L=1.234m，间距（环）1.0m；C25喷射砼厚度25cm，C30模筑衬砌厚度40cm，铺底厚度50cm。
（2）正洞设计支护参数
超前支护：拱部φ89短管棚，超前小导管。
初期支护：V级围岩全环H=230型格栅钢架，间距0.6m/榀；喷射砼为网喷C25砼，厚度30cm；全环设φ8钢筋网，网格间距20cm×20cm。
二次衬砌：采用Vb（土）型复合式衬砌结构，二次衬砌拱墙及仰拱采用C35钢筋砼，厚度50cm。
（3）棚洞支护参数
初期支护：采用I18型钢门架，间距1.0m/榀，门架顶部宽度2m，高度为2.5～4.8m，Φ50锁脚锚管，长3m；喷射混凝土拱顶为网喷C25混凝土，厚度25cm，拱墙为初喷C25混凝土，厚度4cm。
（4）加强环支护参数
初期支护：采用I25型钢钢架3榀紧贴布设，Φ42锁脚锚管，长4m，喷射混凝土为网喷C25砼，C30模筑衬砌厚度40cm，C30铺底厚度50cm。
3 施工方案
3.1 总体方案
由于斜井与正洞交界处为V级围岩，故采用横向棚架法挑顶进洞[1]：
（1）在斜井里程4斜0+03.4开始，在4号斜井与正洞相交处设置加强环，及时对交叉口处斜井进行铺底施工。
（2）斜井加固完毕后，从交叉口处沿垂直于正洞隧道中线的方向，斜向上开挖棚洞。施工时必须保证棚洞拱顶支护体系不得侵入正洞初期支护。棚洞施工完毕后，作业人员方可在棚洞的保护下，按正洞设计断面进行上导开挖和初期支护。
（3）待中导成型10m左右，利用上导台阶往大里程方向施作φ89短管棚及超前小导管进行超前支护，加固完毕后逐步开挖和落底，直至挑顶工作顺利完成。
3.2 施工步骤及技术措施
交叉口段斜井采用台阶法开挖支护，到达正洞挑顶位置后，采用横向棚架法爬坡至上导位置，正洞开挖施工采用三台阶法。
（1）设置斜井加强环
待斜井施工至4斜0+04时，增设紧贴的三榀I25a钢架加强环（如图1），加强环拱顶与正洞钢拱架支撑焊接牢固。喷射与斜井初期支护同等级混凝土与斜井初期支护联为一体，形成斜井加强环。
图1 斜井加强环示意图
加强环门架每侧增设φ42锁脚锚管8根（L＝4.0m），为施做正洞初期支护提供安全保证；同时避免下步正洞跨越斜井时因应力集中导致斜井交叉口处支护及衬砌变形开裂，斜井与正洞相交的喇叭口段支护结构均应以圆弧段过渡为主，不得出现断面尺寸急剧变化，为交叉口段正洞扩挖施工提供安全保障[2]。
考虑交叉口段正洞拱架落脚稳固性，故以斜井加强环门架横梁作为落脚平台。
加强环安装顺序：放样（加强环设计标及中线）→开挖（开挖至加强环外层门架尺寸）→立加强环外层门形钢架并与斜井钢架链接牢固→立加强环内层拱形钢架并与门架和斜井钢架链接牢固→施做锁脚锚管→施做加强环门形钢架与拱形钢架间竖撑→施做注浆管→喷射混凝土
（2）斜井喇叭口支护成环及设置坡道
斜井喇叭口开挖到与正洞右侧开挖轮廓线交界处后封闭掌子面，并跟进下台阶至交界处封闭。
封闭掌子面后开始施做铺底使斜井交叉口支护成环。
交叉口斜井模筑砼施做完成后对斜井交叉口进行洞渣回填，如图2。
图2 斜井与正洞交叉口挑顶示意图
（3）施做棚洞
在斜井与正洞相交处采用棚洞进入正洞，棚架斜向上爬坡至正洞拱顶后，再以平坡向前开挖至正洞外侧上台阶拱脚处[3]。
棚架采用I18工字钢，间距1m，拱顶挂网喷砼，两侧立柱施做3m长锁脚锚管后初喷，不挂网。
（4）正洞初期支护施工
棚洞施工完毕以后，在棚洞内侧按正洞初期支护参数进行正洞初期支护施工。正洞钢架右侧落脚于斜井加强环门形钢架的横梁上。
在棚架内正洞上台阶初期支护完成后，沿隧道大里程方向拆除棚架竖撑，拆除后先开挖上台阶，在施工空间满足后跟进中台阶和下台阶，在下台阶跟进10m后封闭掌子面，暂停该方向开挖，拆除小里程方向棚架竖撑，拆除后先开挖小里程上台阶，在施工空间满足后跟进中台阶和下台阶，在下台阶跟进10m后封闭小里程掌子面，暂停该方向开挖。掌子面封闭后及时施做正洞仰拱，以便初期支护与仰拱尽早成环。因在交叉口处受力复杂且集中，所以在交叉口处施工中预留变形量为30cm。上、中、下台阶不宜过长。
4 监控量测及效果评价
为了确保安全，进行隧道围岩水平收敛及拱顶下沉等监控量测采用了无接触围岩的量测新技术，不仅确保了监控量测的速度，也提高了量测精度。
（1）测点布设
在正洞与斜井交界处前后的正洞及斜进内各设置3个监测断面，每个断面各布设一处拱顶下沉观测点，2条水平净空收敛量测基线[4]。
（2）数所处理及分析
对正洞与斜井交界处所布设的6个监测断面进行了时长达2个月的监
控量测作业，经对获得的量测数据进行分析，及时调整施工方法和支护参数[5]。
从斜井挑顶与隧道拱部初支结构转换的监控量测结果看：
①正洞拱顶下沉量最大值分别为：28.31mm、23.51mm、27.74mm。
②正洞围岩水平收敛最大值分别为：20.51mm、15.69mm、22.69mm、16.87mm、25.13mm、20.17mm。
③斜井拱顶下沉量最大值分别为：24.14mm、16.78mm、14.54mm。
④斜井围岩水平收敛最大值分别为：15.22mm、10.98mm、15.87mm、15.26mm、23.10mm、21.07mm。
经对监控量测的数值进行分析，按相关规范的要求，均达到了变形稳定性的要求。
5 结语
总之，在蒙华铁路万荣隧道4号斜井与之对应的正洞隧道断面转换施工中，采用该项斜井挑顶技术是可行的，不仅能够控制了隧道拱部下沉与水平收敛预留变形量300mm范围之内，保证了施工过程的安全，又可作为永久支护与正洞初期支护共同受力。
此种挑顶方法，在其特定的工程地质、斜井断面、围岩受力状况等条件下，其指导意义有一定的局限性。对于同等或更大断面斜井挑顶遇不良地质情况的施工技术还需要同行进一步在实践中总结，提升隧道领域的施工能力，推动我国隧道施工技术的发展。
参考文献：
[1]史振宇.包家山隧道大断面斜井进正洞挑顶技术[J].隧道建设，2010，30（03）：313-316.
[2]李本.大断面黄土隧道斜井进入正洞的挑顶施工技术[J].铁道建筑技术，2008（03）：34-37.
[3]李春光.斜井挑顶进正洞的施工技术探讨[J].兰州交通大学学报，2017，36（06）：114-118.
[4]姜永振.铁路隧道软弱围岩地段斜井进主洞挑顶施工技术[J].辽宁省交通高等专科学校学报，2015，17（06）：12-16.
[5]才泳.云桂铁路对门山隧道斜井挑顶进洞技术方案[J].价值工程，2018，37（02）：137-139.
论文作者:程军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：斜井论文; 隧道论文; 钢架论文; 交叉口论文; 围岩论文; 断面论文; 拱顶论文; 《基层建设》2019年第1期论文;