隧道豎井進(jìn)入正洞過渡段施工技術(shù)(瀏陽河隧道)

1、瀏陽河隧道豎井進(jìn)入正洞過渡段施工技術(shù)1、工程概況瀏陽河隧道全長10.115km，是武廣客運(yùn)專線的重點控制性工程，也是我國第一條穿越市區(qū)及河流的采用鉆爆法施工的大斷面隧道。全隧輔助坑道共設(shè)3個豎井、1個斜井。為施工方便，3個豎井均采用矩形斷面型式，且位于線路正上方，豎井的內(nèi)凈空尺寸為8m16.8m。其中3豎井處于DK1568395里程處，井深51.03m，南北方向施工長度分別為496m、969m，豎井井身采用明挖逆筑法施工。2、 HYPERLINK / 工程監(jiān)理特點3#豎井輔助坑道進(jìn)入正洞過渡段所穿越的地層為弱風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，圍巖等級為級。3#豎井泥質(zhì)粉砂巖層厚約43m，上覆第四系松散覆蓋層，其

2、中夾56m厚砂礫石富含水層。（1）地質(zhì)條件差。泥質(zhì)粉砂巖地層弱含孔隙裂隙水，遇水易軟化，上覆砂礫石富含水體，從施工情況來看，掌子面自穩(wěn)時間較短，需及時支護(hù)。（2）施工工序轉(zhuǎn)化復(fù)雜。豎井與正洞垂直，要實現(xiàn)從矩形斷面向圓形斷面、從小斷面向大斷面、垂直方向向水平方向施工的轉(zhuǎn)變，其工序轉(zhuǎn)換復(fù)雜；且過渡段結(jié)構(gòu)形式及支護(hù)參數(shù)的轉(zhuǎn)變復(fù)雜、過渡段圍巖受力變形條件復(fù)雜。（3）施工條件困難。豎井井深51.03m，出碴運(yùn)料僅能依靠井口的提升設(shè)備；另受井身空間限制，無法使用大型機(jī)械設(shè)備，只能采用人工及小型機(jī)具，施工條件困難。3、施工技術(shù)方案3.1 總體施工技術(shù)方案根據(jù)設(shè)計3#豎井C-C段為進(jìn)入正洞過渡段施工（見圖1）

3、，此段隧道正洞采用三臺階法施工，當(dāng)豎井開挖至正洞三臺階法開挖的上臺階底標(biāo)高處時，在正洞開挖輪廓線范圍以外按設(shè)計施做超前支護(hù)，然后分別向進(jìn)、出口方向開挖上臺階并施作初期支護(hù)。當(dāng)上臺階斷面開挖3040m后，開挖豎井至正洞中臺階底標(biāo)高處，施做超前支護(hù)后向進(jìn)、出口方向開挖，與上臺階距離控制在2030m，形成正常開挖工作面以后，再開挖豎井落底至設(shè)計標(biāo)高，最后開挖下臺階。3.2 關(guān)鍵工序及技術(shù)要求豎井井身采用明挖逆筑法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用噴錨支護(hù)型式，錨桿和初期支護(hù)中的格柵鋼架每0.75m一環(huán)，每4.5m為一節(jié)段，做完一節(jié)段初期支護(hù)后，現(xiàn)澆該節(jié)段的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，按此循環(huán)至隧底。但過渡段施工需做到分步開挖，步步為

4、營并及時做好支護(hù)，其主要步序及控制要點為：第一步:豎井開挖至正洞上臺階底（標(biāo)高-7.97m）處，除正洞及導(dǎo)向墻預(yù)留孔外，先施作豎井井身25cm厚初期支護(hù)，然后施作1.0m*1.0m洞口導(dǎo)向墻，洞口導(dǎo)向墻施工采用組合鋼模板及木模板，砼采用C25砼，砼一次澆筑成型，然后施作洞口108管棚，管棚長40m，共47根。管棚完成后施工上臺階段豎井井身二襯，該段高度5.926m。洞口40m長管棚及豎井上臺階段井身二襯完成后，在豎井與正洞交界處打設(shè)長8m的20mm玻璃纖維錨桿，錨桿間距：0.75m*1m(豎*橫)，分進(jìn)口和出口分別施工。圖2（一）。第二步：玻璃纖維錨桿完成后分別向進(jìn)、出口方向開挖上臺階，當(dāng)正洞

5、上臺階開挖面距離豎井3035m時，開始開挖中臺階。圖2（二）。第三步：開挖豎井井身到中臺階底（標(biāo)高-11.67m），開挖高度3.7m，并完成豎井井身中臺階段初期支護(hù)。圖2（三）。第四步：在開挖正洞中臺階的過程中施作豎井井身中臺階段二襯3.7m，上、中臺階控制的開挖距離為20m，正洞中臺階開挖面距離豎井3035m時，開始開挖下臺階。圖2（四）。第五步：開挖豎井井身到下臺階底（標(biāo)高-15.45m），高度3.78m，完成豎井井身下臺階初期支護(hù)。圖2（五）。 HYPERLINK / 監(jiān)理工程師論壇/第六步：在開挖正洞下臺階的過程中施作豎井井身下臺階段二襯3.78m，正洞下臺階開挖面距離豎井3035m時

6、，施作豎井井身剩余2.75m初期支護(hù)及二襯，并完成豎井底板混凝土。為保證施工中機(jī)械設(shè)備及出碴方便上、中、下臺階的臺階長度控制在1520m。施工中開挖采用松動爆破，人工風(fēng)鎬修整斷面，龍門吊配碴斗吊運(yùn)出碴。圖2（六）。4、輔助施工措施4.1 豎井陀螺定向控制測量方案豎井井深較大，井口小，施工長度大，豎井進(jìn)入正洞中線測量先采用激光投點器投點，并確定洞口位置，標(biāo)高采用精密水平儀配合50米鋼卷尺測量。在進(jìn)入正洞開挖后采用鉛錘儀、陀螺經(jīng)緯儀聯(lián)合定向法進(jìn)行豎井聯(lián)系測量。3豎井往武漢方向開挖長度約969米，往廣州方向開挖長度約496米，故在開挖至100米、300400米及貫通前各進(jìn)行一次豎井聯(lián)系測量（共進(jìn)行不

7、少于3次豎井聯(lián)系測量），以確保隧道的順利貫通。4.2 豎井內(nèi)集碴坑及集水坑的設(shè)置豎井內(nèi)集碴坑設(shè)置在底板右側(cè)小里程端，基坑高2.3m，寬2.5m，長3.5m，共設(shè)置1個，在集碴坑四周設(shè)置水溝并在底部設(shè)小集水坑。大集水坑設(shè)置在豎井左側(cè)小里程端，集水坑幾何尺寸為：2.5m*2m*1.5m。集碴坑及集水坑同底板混凝土一同施工，豎井底板混凝土向出口方向設(shè)置為上坡且四周設(shè)置水溝，保證洞內(nèi)積水匯入大集水坑。4.3 監(jiān)控量測根據(jù)豎井周邊環(huán)境及其自身施工特點，在施工過程中采用的監(jiān)測項目見表1。表1 現(xiàn)場監(jiān)測主要項目及方法序號 監(jiān)測項目 方法及儀器 測點布置 測量頻率變形速度（mm/d） 量測頻率1 地層及支護(hù)情

8、況觀察 現(xiàn)場觀察及地質(zhì)素描 每次開挖后進(jìn)行 每次開挖后進(jìn)行3 地表沉降 精密水準(zhǔn)儀 沿豎井開挖方向及井周布置 0.20.5 1次/3d0.2 1次/7d4 凈空收斂 JSS30A數(shù)顯收斂計 井身及正洞 0.20.5 1次/3d0.2 1次/7d通過監(jiān)控量測發(fā)現(xiàn)，地表最大累計沉降為12.3mm，最小累計沉降值10.1mm，過渡段豎井井身收斂最大值為15.5mm，正洞入洞口處收斂變形最大達(dá)18.2mm。豎井井身整體性良好，豎向變形正常，由于豎井向正洞開挖后，矢跨比發(fā)生變化，結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)換，而造成洞口處應(yīng)力變形集中。4.4 超前支護(hù)及預(yù)加固（1）超前支護(hù)。在進(jìn)行正洞開挖前，按照設(shè)計要求，采用長管棚超前

9、支護(hù)，環(huán)向間距40cm，上臺階開挖成形前，及時按設(shè)計施作超前支護(hù)。洞內(nèi)管棚施工，空間小，施作困難，施鉆時采用2臺KR80412-3鉆機(jī)鉆孔（可機(jī)械定向），鉆機(jī)同時作業(yè)，間隔鉆孔，成孔后及時頂管，防止孔口變形后孔內(nèi)掉碴造成頂管困難。為加固隧道周邊圍巖，控制地表下沉，充填鋼管周邊空隙，對每根鋼管進(jìn)行注漿，注漿結(jié)束后用M30水泥砂漿填充。（2）掌子面超前預(yù)加固過渡段圍巖受力條件復(fù)雜，為保證開挖后正洞掌子面圍巖穩(wěn)定，在拱頂施作完管棚超前支護(hù)后，對掌子面施作8m長20mm玻璃纖維錨桿，錨桿間距：0.75m*1m(豎*橫)，整個掌子面打設(shè)共40根。5、結(jié)束語過渡段由于結(jié)構(gòu)型式、支護(hù)參數(shù)發(fā)生變化，特別是在豎井進(jìn)入正洞的“馬頭門”開挖時巖體出現(xiàn)兩面凌空，局部出現(xiàn)應(yīng)力、變形集中，應(yīng)合理把握施作時機(jī)及支護(hù)強(qiáng)度。施工中應(yīng)嚴(yán)格按照“管超前、嚴(yán)注漿、強(qiáng)支護(hù)、短進(jìn)尺、勤量測”的原則組織施工，根