3--新中梁山隧道大跨段反向挑頂施工技術(shù)

1、<p>　　隧道大跨段反向挑頂施工技術(shù) </p><p>　　中鐵十七局集團成第一工程有限公司成渝項目 </p><p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著我國國民經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展，我國交通等基礎(chǔ)建設(shè)迎來了新的發(fā)展高峰期，鐵路等交通工程發(fā)展迅速。在當(dāng)前鐵路、公路等工程，為滿足場地、工期和環(huán)境保護等的需要，交通工程的隧道

2、施工中大量采用交叉隧洞（斜井、平導(dǎo)等）施工的情況。由于交叉隧洞（斜井、平導(dǎo)等）與正線主洞斷面大?。ㄍǔ１戎鞫磾嗝嫘。⒆呦蚓灰粯?，轉(zhuǎn)入主洞施工前需要將交叉隧洞沿主洞走向擴挖至主洞斷面大小，這便是挑頂施工。挑頂分壓頂及反頂兩種方法，第一種壓頂是交叉隧洞從主洞邊墻部進(jìn)入主洞，在交叉點將剩余拱部部分由下往上一層層開挖剝落，直至擴挖至主洞斷面，此種方法適用于硬質(zhì)巖層，優(yōu)點是挑頂速度快。第二種反頂是交叉隧洞從主洞邊墻部進(jìn)入主洞后，沿主洞掘進(jìn)方向

3、按一定坡度在一定距離內(nèi)逐漸擴大開挖斷面（成喇叭狀）施工至主洞拱部位置，將主洞成型斷面支護完畢后反向?qū)⒑蟛坷葼钋吠跀嗝嫘掭莩尚?，此種方法適用于交叉隧洞巖層破碎地段及隧道燕尾段（大跨段）的挑頂施工，優(yōu)點是安全系數(shù)高。</p><p>　　1.大跨反向挑頂技術(shù)簡介</p><p>　　1.1 大跨反向挑頂技術(shù)的目的和意義</p><p>　　隨著我國高速鐵路建設(shè)的發(fā)展，

4、在施工中遇到隧道燕尾段（大跨段）的情況會越來越多，其特點是左右洞間距小、中間巖柱加固困難、后行隧道開挖對先行隧道影響大，安全質(zhì)量控制難度大。大部分鐵路隧道燕尾段（大跨段）均在洞口段，目前常見的施工方法均按照先大跨后雙連拱、先雙連拱后小間距的施工順序，按此順序施工大跨段不存在挑頂施工。本工程隧道因燕尾段（大跨段）處于洞內(nèi)，距斜井口較近且大跨在進(jìn)口端，為縮短施工工期、提高施工效率，由斜井工作面承擔(dān)燕尾段（大跨段）施工，采用反向施工技術(shù)，從大

5、里程往小里程方向施工，隧道由單線隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面直接突變?yōu)檠辔捕危ù罂缍危┳畲髷嗝?，按此順序施工大跨段需挑頂施工?lt;/p><p>　　1.2大跨反向挑頂?shù)幕驹?、方法和條件</p><p>　　燕尾段（大跨段）反向挑頂原理是主洞進(jìn)入大跨段后，沿掘進(jìn)方向按一定坡度在一定距離內(nèi)逐漸擴大開挖斷面（成喇叭狀）施工至大跨斷面拱部位置，將大跨拱部成型斷面支護完畢后反向?qū)⒑蟛坷葼钋吠跀嗝嫘掭莩尚?。具體

6、見下圖所示。</p><p>　　1.3反向挑頂?shù)陌踩苑治?lt;/p><p>　　大跨段反頂開挖過程中，沿擴挖方向可施做臨時支護措施（必要時可設(shè)置臨時鋼架）保證往前擴挖的安全性，擴挖至大跨設(shè)計斷面后及時施做設(shè)計支護。在往回反頂時工序操作始終在已支護成型斷面下進(jìn)行，能保證反頂?shù)陌踩珜嵤?lt;/p><p><b>　　2.工程實例</b></

7、p><p>　　本文以成渝客專新中梁山隧道斜井在大跨段反頂?shù)膶嵤┻^程為例來闡述大跨反頂?shù)目刂埔c。</p><p><b>　　2.1基本概況</b></p><p>　　成渝客專新中梁山隧道為左右線分修的兩座單線隧道，其中左線長4124m，右線長4119m，隧道線間距在19.5m～65.5m之間，最大覆蓋層厚度270m，最小覆蓋層厚度4.7m，隧

8、道多次通過小型煤窯采空區(qū)，下穿或上跨多條既有鐵路和公路隧道，洞口淺埋段上部為居民區(qū)，施工環(huán)境非常復(fù)雜。同時由于成渝客專需聯(lián)接至重慶北站和重慶西站，需在洞內(nèi)設(shè)置三處大跨段，分別引出重慶北站左聯(lián)絡(luò)線、重慶北站右聯(lián)絡(luò)線和重慶西站右聯(lián)絡(luò)線。由于大跨段由斜井進(jìn)入施工，現(xiàn)場實際是從大里程往小里程方向施工，隧道由單線隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面直接突變?yōu)榇罂缍巫畲髷嗝妗Ｔ斠姼綀D1 新中梁山隧道線路平面圖。</p><p><b>　

9、　2.2面臨的困難</b></p><p><b>　　（1）地質(zhì)條件復(fù)雜</b></p><p>　　大跨段通過地段位于中梁山山脈中部，屬嘉陵江、長江侵蝕河谷發(fā)育的低山丘陵地區(qū)，穿越地層巖性依次為中統(tǒng)雷口坡組（T2l），下統(tǒng)嘉陵江組（T1j）、飛仙關(guān)組（T1f）、須家河組地層。巖性主要為白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾石膏、巖溶角礫巖、石英砂巖夾砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)頁巖。

10、石膏為軟層，具有膨脹性；巖溶角礫巖膠結(jié)較差，部分呈砟塊石狀，遇水易軟化崩解。</p><p>　　地下水補給來源主要為大氣降水，含水層多為易溶蝕的碳酸鹽巖，地表多成槽谷凹地，巖溶發(fā)育。區(qū)內(nèi)地下水主要有第四系松散巖類孔隙水、基巖裂隙水、巖溶水等。巖溶水含水巖組為三疊系雷口坡組、嘉陵江組及飛仙關(guān)組三段灰?guī)r，對稱分布于背斜兩翼，該巖組巖溶發(fā)育較強，富含巖溶水，將遇到大量地下水涌出。區(qū)內(nèi)地下水在環(huán)境作用類別為化學(xué)侵蝕環(huán)境

11、及氯鹽環(huán)境時，地下水具硫酸鹽侵蝕，環(huán)境作用等級為H1—H2。該段預(yù)計平常期涌水量為12000m3/d，雨季最大涌水量為30000m3/d。</p><p>　　該段不良地質(zhì)主要為巖堆、巖溶、煤窯采空區(qū)、瓦斯、天然氣等。</p><p>　　（2）斷面變化大、工法變化大</p><p>　　本工程隧道大跨段處于洞內(nèi)，距斜井口較近且大跨在進(jìn)口端，大跨段由斜井進(jìn)入施工，在

12、進(jìn)入大跨段后隧道由單線隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面（10.8m）直接突變?yōu)榇罂缍巫畲髷嗝妫ㄗ畲髮挾?1m），開挖工法由小斷面臺階法突變?yōu)榇髷嗝骐p側(cè)壁導(dǎo)坑法。</p><p>　　2.3挑頂?shù)膶嵤┻^程簡述</p><p>　　以左線進(jìn)入大跨段為例，并反頂施工綜合考慮按設(shè)計的雙壁側(cè)導(dǎo)坑法實施。</p><p>　?。?）施工D3K293+395處橫通道，利用橫通道將重慶北左聯(lián)絡(luò)線斷面挑

13、出（如方案圖①部及III-III斷面所示），繼續(xù)往大跨方向按臺階法施工重慶北左聯(lián)絡(luò)線（如方案圖②部所示）。</p><p>　?。?）正線（左線）按7m高上臺階進(jìn)入大跨段開挖里程D3K293+351.5后，按方案圖③部所示開挖尺寸擴挖大跨段左側(cè)上半部（3-1），在約3米范圍內(nèi)，D3K293+351.5—D3K293+347處挑頂開挖到大跨左側(cè)拱部設(shè)計斷面，挑頂時分成多次開挖，每次均向上挑頂0.5-1.0m，施作噴

14、射混凝土臨時支護，循環(huán)直到挑頂至設(shè)計側(cè)壁斷面，施作設(shè)計支護后繼續(xù)按雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖右側(cè)壁導(dǎo)坑，這時開挖高度變?yōu)榧s8m左右,下臺階錯開5米左右跟進(jìn)（如方案圖③部所示3-2）。開挖采用控制爆破，每循環(huán)開挖進(jìn)尺不得大于1.2m，開挖完畢后開挖前進(jìn)方向左側(cè)及時施做設(shè)計初期支護及超前支護；開挖前進(jìn)方向右側(cè)及時施做臨時I18工字鋼架、Φ22砂漿錨桿等臨時支護及Φ42超前支護；開挖面底部加設(shè)臨時I18工字鋼橫撐，使之封閉成環(huán)。</p>

15、<p>　　（3）重慶北聯(lián)絡(luò)左線上臺階進(jìn)入大跨段開挖里程D3K293+351.5后，按④部所示開挖尺寸擴挖大跨段右側(cè)上半部（4-1），在D3K293+346處4米范圍內(nèi)挑到大跨左側(cè)壁拱部設(shè)計斷面，挑頂方法與右側(cè)壁相同，施作初期支護后繼續(xù)按雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖左側(cè)壁，這時開挖高度變?yōu)榧s8m,與右側(cè)壁斷面錯開約10米同時跟進(jìn)，下臺階錯開5米左右跟進(jìn)上臺階（如方案圖④部所示4-2）。開挖采用控制爆破，每循環(huán)開挖進(jìn)尺不得大于1.2m，開挖

16、完畢后開挖前進(jìn)方向右側(cè)及時施做設(shè)計初期支護及超前支護；開挖前進(jìn)方向左側(cè)及時施做臨時I18工字鋼架、Φ22砂漿錨桿等臨時支護及Φ42超前支護；開挖面底部加設(shè)臨時I18工字鋼橫撐，使之封閉成環(huán)。</p><p>　?。?）大跨段左、右側(cè)導(dǎo)坑向前繼續(xù)推進(jìn)， D3K293+345至D3K293+350處左右側(cè)壁下導(dǎo)坑初支施工完畢后開始開挖大跨段中導(dǎo)坑（如方案圖⑤部所示），從左側(cè)拆除臨時支撐，采用棚架法進(jìn)行拱部開挖和初支，

17、開挖至右側(cè)臨時支撐后，連接拱部鋼拱架與左、右側(cè)拱架閉合成環(huán)，具體開挖步驟見附圖。</p><p>　?。?）繼續(xù)開挖⑤部至D3K293+345，然后開挖⑥部下臺階后形成大跨斷面。</p><p>　?。?）繼續(xù)按正常雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，左右側(cè)壁、中隔壁錯開同時向小里程方向開挖并施作初支。</p><p>　　（7）施工⑦部仰拱使全斷面閉合成環(huán)后分段拆除臨時支撐。<

18、;/p><p>　?。?）在大跨段開挖初支完成地段拼裝初砌臺車，分段組織二襯施工。</p><p>　　具體方法詳見新中梁山隧道左線進(jìn)大跨方案平面、縱斷、剖面圖。</p><p>　　2.4反向挑頂實施效果評價</p><p>　　在新中梁山隧道左線大跨段反向挑頂實施中，限于圍巖及工法原因只能將雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的單側(cè)壁斷面挑出。在正洞與大跨側(cè)壁拱頂高

19、差相差2.7米的情況下選擇在3米范圍內(nèi)挑至大跨側(cè)壁拱頂設(shè)計標(biāo)高，簡化了臨時支護，臨時支護只用設(shè)置1至2榀變斷面鋼架就可將大跨單側(cè)壁斷面挑出，并縮短了挑頂用時，根據(jù)已實施的左線大跨反頂實例，從正洞斷面將大跨單側(cè)壁斷面挑出僅需3天時間，取得了較好的效益。</p><p>　　3.施工過程成中發(fā)現(xiàn)的新問題</p><p>　　在新中梁山隧道左線大跨段反向挑頂實施中雖然取得了社會及經(jīng)濟效益，但我們