斜井進正洞施工方案研究論文
1斜井進正洞施工方案現狀分析
1．1垂直挑頂
1)方法一:大包法。即斜井距正洞適當距離后，以斜井斷面為導坑斷面垂直正洞中線向上爬坡挑頂，斜井開挖支護外輪廓超出正洞約1m，導坑開挖支護完成后，在導坑內進行正洞上臺階超前支護及開挖施工，完成斜井轉正洞工序轉換。2)方法二:弧形導坑垂直挑頂進正洞。即當斜井施工到正洞側邊時，從斜井上臺階沿正洞上臺階外輪廓線開挖一個垂直于線路方向的弧形導坑，在導坑初支的保護下施作導坑內正洞初期支護，然后向正洞大小里程交替開挖支護各臺階，逐步過渡到正洞正常施工方案。過渡導坑挑頂采用棚架支護，人工搭設簡易鉆爆作業平臺鉆爆，斜井與正洞交界面采用門型拱架加強，正洞設直拱架與斜井拱架進行搭接，正洞直拱架與門架托梁連接;過渡導坑采用Ⅰ18型鋼矩形門架進行支護，門架腿依據現場導坑高度截取，導坑拱頂凈空按正洞初期支護外輪廓準確控制。
1．2斜向挑頂
斜井施工至與正洞交界后，先進行洞口加固，然后采用爬坡小導坑逐步開挖至正洞拱頂高程，繼續以小導坑斷面向前施工至預定位置后，先反向擴挖導坑形成正洞上臺階斷面，再從斜井口開挖正洞下臺階，交叉口段正洞全斷面或上下臺階形成后，組裝正洞開挖臺架，完成斜井進正洞施工轉換。施工示意圖詳見圖5。方案綜合評價:優缺點分析:爬坡導坑距離長，致使正洞初支和二襯不能及時成環、安全隱患大;導坑需要多次擴挖才能形成正洞斷面，開挖過程需要根據圍巖情況進行臨時支護，拆除工作量大、成本浪費大;爬坡導坑空間狹小、線路長、坡度大、機械設備利用效率低，特別是開挖作業臺架需要經常維修改造，工效差;施工靈活性差，由于圍巖地質條件具有不可預見性，分部開挖時因局部圍巖差需加強支護或改變施工工藝時，需對已支護段進行返工，重新開挖支護。綜合評價:該方案需要多次開挖和支護，拆除工作量大，工序復雜、安全隱患大、工效低、施工成本高、工期長，此方案效能差，主要適用于圍巖特別好的Ⅱ，Ⅲ級圍巖且無水的地質條件。
2建議方案及改進措施
通過上述對目前斜井進正洞施工方案分析，建議采用垂直挑頂的第二種施工方法，但該方法采用門架作為正洞拱架落腳平臺，門架開挖存在安全、受力、外觀等缺點和隱患，需對其進行優化和改進，經過認真分析和研究，門架優化和改進措施如下。
2．1正洞拱架落腳平臺改進
取消門架，利用斜井拱架提供正洞拱架落腳平臺，施工方法如下:加強斜井與正洞連接處斜井拱架，一般采用2榀～3榀Ⅰ20b以上工鋼焊接成整體進行加強，并在靠近正洞一側鋼架拱部側面焊接連接鋼板，鋼板中心間距為正洞拱架間距。正洞上臺階安裝拱架前，先在鋼板上焊接懸挑工鋼，懸挑工鋼型號同斜井加強拱架，施工注意事項:連接鋼板采用厚14mm鋼板加工，鋼板與拱架之間空隙用鋼板或角鋼焊接固定，拱架與連接鋼板在洞外加工廠加工，由測量人員放線，確保拱架平整度及各連接接頭位置準確、焊接質量合格。
2．2挑頂過渡導坑施工
挑頂過渡導坑建議采用高4m×寬4m的矩形斷面結構，如圖8所示，圖中陰影部分即為過渡導坑;過渡導坑采用Ⅰ18工字鋼門形鋼架，支護參數可根據實際圍巖情況進行調整。
2．3挑頂段正洞上臺階施工及正洞施工工序轉換
在過渡導坑內進行正洞上臺階開挖修整，形成正洞上臺階標準開挖斷面，并施工上臺階初期支護;然后根據正洞設計開挖支護方案，逐步轉為正洞正常施工工序。施工內容及注意事項如下:1)導坑內正洞上臺階拱架安裝:安裝正洞拱架前先安裝正洞拱架落腳懸挑工鋼平臺，工鋼長度通過計算在現場截取，并與斜井拱架預留的連接鋼板焊接固定;斜井口一側拱架固定在懸挑工鋼頂面，另一端固定于上臺階開挖巖面，拱架安裝后拱腳采用50鎖腳錨管，L=4．5m進行固定，每個拱腳左右各一根，初支噴混凝土封閉后對鎖腳錨管進行注漿施工。2)按照設計施工正洞系統錨桿，鎖腳及錨桿數量可根據現場實際情況進行調整并加強。3)導坑內正洞上臺階初期支護施工完畢，拆除導坑兩側臨時支護后向大小里程交替進行正洞上臺階施工，并逐步由挑頂施工轉換為正洞正常斷面開挖施工。
3工程實踐
富寧隧道為新建鐵路云桂線(云南段)站前Ⅰ標工程，隧道位于云南省文山州富寧縣境內，進口里程D4K339+026，出口里程D4K352+651，隧道中心里程D4K345+838．5，隧道全長13625m。富寧隧道斜井位于線路左側，與線路平面交角為90°，交點里程D4K346+721．678。斜井采用無軌運輸雙車道斷面，綜合坡度9．4%，斜井平長645m。斜井進入正洞后為Ⅴ級圍巖，處于可溶巖與非可溶巖接觸帶(D4K346+670～D4K346+800)，圍巖破碎、富水，圍巖地質條件較差。
4結語
采用懸挑式落腳平臺代替門架，避免了以往門架式落腳平臺設置時對圍巖的擴挖擾動，施工速度快，正洞拱架能及時閉合，安全風險小，節約成本;圍巖及拱架受力結構更加合理，基本上保持了原設計受力形式，并提高了洞口外觀質量;斜井一側正洞拱腳通過懸挑工鋼、鎖腳錨管、系統錨桿，圍巖注漿等加固措施后，其安全質量效果好，能保證施工安全。施工時應在懸挑工鋼及交叉口段正洞、斜井圍巖埋設監控量測點，加強交叉口段的監控量測，如有異常及時采取應對措施。通過研究分析及有關工程實踐驗證，采用懸挑工鋼代替門架設置落腳平臺，挑頂采用矩形小斷面弧形導坑垂直挑頂的施工方案對各級圍巖具有普遍的適用性，挑頂效率高，安全風險小，成本節約，正洞工法轉換靈活。該施工方案在類似工程施工中具有較高的推廣和應用價值。
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