红石岩隧道挑顶技术研究

易　维

（中铁二十五局集团有限公司,广州 510088）

红石岩隧道挑顶技术研究

易维

（中铁二十五局集团有限公司,广州 510088）

随着铁路高速化进程的日益加快，铁路隧道发展趋势朝着断面大、长度长、地质条件复杂发展。为了加快长大隧道的施工进度，长大隧道的施工一般采取“长隧短打”的方法多个工作面同时施工，在开辟新工作面的时候，不可避免的会遇到辅助坑道进正洞的挑顶施工，现就红石岩隧道挑顶施工进行设计及研究。

红石岩隧道;挑顶;技术研究

1　工程概况

红石岩隧道全长14580m，由中铁二十五局五公司承建，为云桂线第二长单洞双线隧道。隧道最大埋深约450m，最小埋深约100m。隧道进口段位于左偏曲线上，其余位于直线上。红石岩隧道辅助坑道方案为“3个横洞+横洞间平导+1个斜井”。平导设置于左线线路中线左侧30m，全长9770m。1#横洞设置于线路右侧，全长1253.8m，2#横洞设置于线路左侧，全长1460m，斜井位于线路左侧，斜长1571.63m。3#横洞设置于线路左侧，全长244m。红石岩隧道地质以灰岩为主，穿越3个断层6个破碎带，其中洞身Ⅳ、Ⅴ级围岩占52.6%，主要地质风险为岩溶，为铁路总公司挂牌的Ⅰ级风险隧道。

根据指导性施工组织设计安排，红石岩隧道采取“长隧短打”的办法共分11个工作面施工，需要挑顶施工7次（挑顶位置示意图见图1）。由于隧道埋深较大且处于岩溶发育段落，挑顶段落围岩情况不一，针对不同的围岩级别需采用不同的施工方法进行挑顶。

2　 进洞角度及施工方案的选择

2.1 进洞角度的选择

在实际施工过程中，交叉口角度的选择一般以交通运输方便为主要考虑因素。对于进正洞后单工作面掘进的隧道，一般维持原设计进洞角度，如DK388+090及DK390+310；对于进正洞后往大、小里程同时掘进的隧道，一般进洞角度为90°，如DK378+300、DK381+700、DK383+050、DK383+285、DK384+050。

2.2 施工方案的选择

对于围岩较好的地段（Ⅲ级围岩）的挑顶方案，一般采用垂直进洞挑顶法，如DK378+300、DK384+050；对于围岩一般或较差的地段，一般采用垂直进洞挑顶法（DK381+700、DK383+050、DK383+285、DK388+090）或者平行进洞挑顶法（DK390+310）。

3　 垂直进洞挑顶法施工

3.1 总体方案

采用垂直进洞挑顶法施工，辅助坑道施工到接近正洞20m处，对辅助坑道进行加宽加高处理，施工到交界处时，对交界处进行加固处理，处理完成后沿正洞垂直方向以小导洞的形式转入施工直到对面上、下台阶交界处，架立正洞钢架，形成正洞施工台阶，单方向施工10m形成工作面后反方向施工，完成挑顶施工。主要工序如下：①临近交叉口处20m施工；②交叉口处加固处理；③导洞施工；④正洞施工。挑顶示意图见图2。

3.2 临近交叉口处20m施工

对于辅助坑道于正洞斜交的挑顶，首先应该调整钢架位置，由垂直于辅助坑道中线调整为平行于正洞中线，为了保证交叉口附近的安全性，将钢架沿辅助坑道中线间距由1m/榀调整为0.8m/榀，同时控制左侧边墙间距为50cm/榀，右侧边墙间距为110cm/榀。

为了行车安全，在临近交叉口时将辅助坑道断面尺寸扩大，由原来的单车道断面5.0m*6.0m(宽*高）扩大为错车道断面7.5m*7m（宽*高）。

为了保证初期支护的安全，将初期支护里的钢架由I16变为I18，变锁脚锚杆为锁脚锚管，并由4根增加到8根，在拱脚部分设置槽钢组成的托梁，及时施做二次衬砌。

3.3 交叉口加固处理

交叉口处最后一榀钢架不仅承受由正洞传过来的荷载，同时承受横洞本身的荷载，受力及其复杂，且该处断面大，为了保证压杆稳定性，对交叉口处设置加强环，加强环采用3榀I22a钢架焊接在一起，底部设置槽钢组成的托梁，并施做由钢架组成的仰拱，在加强环外侧设置I22a门架，门架和加强环钢架分节焊接在一起，作为正洞型钢钢架的支撑平台，门架由横梁和立柱组成，横梁和辅助坑道之间的间隙对称焊接竖向I22a竖向短撑，间距50cm，安装完成后的空隙由喷射砼充填密实，在门架外侧设置8根Φ50锁脚锚管，确保门架的稳定性。交叉口加固处理示意图见图3。

3.4 导洞施工

在将交叉口加固处理完成后，将辅助坑道进行反压回填，形成一个坡道，形成正洞施工的台阶，然后进行导洞施工，导洞施工采用门架形式，门架宽度为4m，高度根据导洞施工的进度进行调整，门架施工必须在正洞初期支护的上面同时考虑预留变形量的影响，每隔0.8m施工一榀门架，直到施工到正洞台阶的对称侧；在门架的支撑下，在门架的内侧安装正洞钢架，进行初期支护其他工序的施工。

3.5 正洞施工

导洞中正洞钢架完成后，选择一个方向切除门架立柱，进行正洞上台阶施工，施工10m后封闭掌子面反向施工，直至施工过交叉口影响区并及时进行落底和仰拱的施工，以便初期支护与仰拱尽早成环，确保施工安全。。

4　平行进洞挑顶法

4.1 总体方案

采用平行进洞挑顶法施工，辅助坑道施工到接近正洞20m处，对辅助坑道进行加宽加高处理，施工到交界处时，对交界处进行加固处理，处理完成后以用辅助坑道洞身相同断面的导洞以圆曲线方式转体进入正洞，直至导洞和正洞中线重合，然后快速对导洞进行加宽，直至与正洞断面一致，往前继续施工10m左右封闭掌子面，反向拆除导洞初期支护扩挖至设计断面，直至施工过辅助坑道叉口，完成挑顶。主要工序如下：①临近交叉口处20m施工；②交叉口处加固处理；③导洞施工；④正洞施工。

4.2 临近交叉口处20m施工

详见垂直进洞挑顶法3.2条。

4.3 交叉口处加固处理

详见垂直进洞挑顶法3.3条。

4.4 导洞施工

参照辅助坑道挑顶段围岩级别进行初期支护施工，在转弯的过程中考虑适当的坡度，在转体完成的同时辅助坑道顶和正洞顶高程一致，然后往前对导洞逐步进行扩挖，直至断面尺寸和正洞一致，完成导洞施工。

4.5 正洞施工

导洞施工完成后，以正洞断面继续向前施工10m左右封闭掌子面，反向进行开挖施工，拆除导洞初期支护，优先拆除顶部，然后拆除两侧，每开挖形成1m作业面，及时按正洞初期支护进行施工，直至施工过交叉口影响区并及时进行落底和仰拱的施工，以便初期支护与仰拱尽早成环，确保施工安全。

5　结束语

红石岩隧道在进行挑顶施工中，两种挑顶方法均有采用，均顺利的完成了挑顶施工。通过对两种施工方法的对比分析，发现垂直进洞挑顶法在工期、经济性、安全性上均优于平行进洞挑顶法。在后期工期压力大的情况下，通过垂直进洞挑顶法增加工作面，不仅使得工期压力得以缓解，同时也确保了施工安全，节约了工期及费用，取得了良好的施工效果。

[1]高速铁路隧道工程施工技术指南[S].铁建设,2010(241).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.109