斜井交叉口施工方案总结

金子山隧道2号斜井 与正洞交叉口施工技术总结

摘 要 宜万铁路金子山隧道2号斜井与正洞交叉口施工，借鉴连拱隧道中隔墙施工方法并利用新奥法施工原理，对薄壁岩柱进行置换，对破碎围岩进行注浆加固，成功的预防了塌方，为在较破碎软岩地段隧道施工提供了借鉴。

关键词 中隔墙 小导管 注浆 台阶法 监控量测 1.工程简介

我局承建的宜万铁路金子山隧道是W17合同段重、难点工程，起讫里程DK264+879～DK271+714,全长6835m。2号斜井井口里程X2DK0+442,设置在线路左侧与线路相交于DK266+450，交叉口距出口5264m，距进口1571m，与小里程方向线路平面交角实际为26°41′40.6″，斜井倾角为7°18′20″，斜长444.83m。

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进口段地层岩性为：T1J（三叠系下统嘉陵江第三段）泥灰岩、泥质灰岩夹白云质灰岩、灰岩。

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2号斜井工区地层岩性为：T2b(三叠系中统巴东组第一段)紫红色中～厚层含泥质粉砂岩夹泥岩，局部

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夹薄层泥灰岩及粉砂质微晶灰岩；T2b（三叠系中统巴东组第二段）浅灰色中厚～薄层灰岩、白云岩夹泥灰岩，局部夹钙质页岩。 2.施工概况

金子山隧道工期紧，尤其2号斜井与出口之间5264m，单口平均掘进2632m，中间尚有约1400m富水区帷幕注浆地段，故2号斜井进入正洞施工后主要向出口方向掘进。根据设计文件2号斜井工区掘进至DK267+850将进入灰岩地层富水地段。金子山隧道原设计为Ⅱ级风险隧道，富水区正常涌水量

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7334m/d，最大涌水量45761m/d。后期为设计宜万铁路复线，设计院对地质进行重新补堪后将金子山

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隧道升级为Ⅰ级风险隧道，富水区正常涌水量228000m/d，最大涌水量910000m/d。

前期施工进口工区由于地质条件差、岩溶及地下水发育，月进度缓慢。2号斜井进入正洞施工后，围岩地质条件与设计基本相符，施工正常。进口工区与斜井工区施工情况对比详见表1。

表1——进口工区与斜井工区施工情况对比

项目 工区 进口 斜井 开累完成（m） 681 673 施工时间 平均进度 距离富水区 距离斜井口 （月） 11 5 （m/月） 62 134.6 （m） / 727 （m） 890 / 到富水区时间 (月) / 5.5 贯通时间 （月） 14.4 / 注：表中数据为截止2005年11月17日现场统计数据。

我们面临的形式非常严峻，2005年11月17日局雷总经理来宜万线检查工作，在团堡项目部召开办公会议，果断提出“双打开”的施工计划：尽快实现进口与2号斜井的贯通，打开安全通道；尽快组织落实复线平导施工，用Ⅱ线支持Ⅰ线，增加工作面缓解Ⅰ线进度压力，打开胜利之门。为确保正洞正常施工，局指及项目部有关领导共同研究决定在2号斜井6#会车道开辟至正线的横通道。6#横通道与正线交于DK266+386，与大里程方向线路平面交角实际为74°55′1.4″。 3.交叉口施工技术难点及方案 3.1施工难点

（1）大里程方向掌子面围岩以泥岩为主，局部有黏土碎石夹层，节理裂隙发育，较破碎，岩质软弱，受地下水作用软化、崩解现象严重，掌子面不能自稳需超前支护。

（2）向大里程方向掘进，正洞左侧边墙与斜井边墙之间的岩体厚度将逐渐减小，岩体厚度与工作面到锐角角点距离的关系为：b=0.45L, 式中：b——岩体最小厚度，m；

L——工作面到锐角角点的距离，m。

当b≤2m时，正洞开挖后围岩初始应力进行重新分布，左侧拱脚将形成应力集中，左侧岩柱可能垮塌。

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（3）正洞拱顶比斜井拱顶高约4m，斜井口沿正洞走向跨度达到14m，交叉口开挖应力重新分布后， 斜井口原并排支立的4榀型钢拱架能否承受住来自围岩及初支钢架的压力。 3.2 施工方案

（1）由于交叉口锐部交角很小呈现连拱隧道特征，借鉴连拱隧道中隔墙施工方法，在锐部L≤3.5m范围施作钢筋混凝土中隔墙，形成承压主体。

（2）利用新奥法施工原理，对后部L=3.5～15m范围内岩柱进行小导管注浆加固，充分调动并加强围岩的天然承载能力。

（3）台阶法开挖，超前锚杆预支护，格栅钢架、系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土联合形成强大的初期支护体系。

（4）监控量测测点加密布设，加强对围岩进行监控量测及表面观察，及时掌握围岩变化动态。 （5）及时施作二次衬砌。 4.交叉口段施工组织实施 4.1 中隔墙施工

4.1.1 ①区施工（见图1）

（1）防护锚杆安设。 在①区上部斜井拱脚位置安设5根格栅钢架2Φ22砂浆锚杆，间距0.3m，L=2m，在①区两侧沿格栅钢架各安设6根Φ22砂浆锚杆，间距0.5m，L=1.8m、1.3m，以防开格栅钢架1挖时两侧及上部围岩坍塌。

工字钢拱架①（2）岩体开挖。采用爆 ②破方式垂直于正洞开挖①区

号斜井岩体，多打眼、少装药尽量 点大样图减小对围岩的扰动。人工清 理岩碴，装载机装运。局部 采用人工风镐凿除，保证结 构尺寸。基础标高挖至原

宜昌万州地面以下0.5m。

（3）钢筋笼现场绷扎制 作。主筋采用Φ22螺纹钢， 两排主筋分别沿斜井、正洞

单位：米方向布置间距＠=0.2m，主筋

图1 2号斜井与正洞交叉口施工方案平面图长度L=3.5m，横向、纵向分

布筋均采用φ10钢筋，间距＠=0.2m。

（4）中隔墙混凝土灌注。采用C25混凝土，为方便施工分三次浇注完成。第一节高度2m，第二节高度1.5m，剩余空隙约0.2m采用C20喷射混凝土填满，保证填塞密实。 4.1.2 ②区施工（见图1）

类同①区施工，完成②区中隔墙换注施工。 4.2 岩柱加固

（1）小导管采用外径42mm、壁厚3.5mm的 热扎无缝钢管，钢管长度2.0～5.5m。为便于小导管插入围岩，钢管前端做成尖锥状，尾部焊上箍筋。小导管预先在洞外钢筋场地内加工好。 （2）在斜井内距离锐角角点5m处沿竖向布设第一排注浆孔，孔径50mm,孔距1.0m，排距1.5m，梅花形布置，到距锐角角点14m处，共布设7排，断面图21个注浆孔（见图2）。根据 b=0.45L关系式，

单位：厘米结合浆液扩散半径确定各排注浆孔深。各排注浆 2 图2 注浆孔布置示意图号横通道格栅钢架2①格栅钢架1工字钢拱架②孔深度见表2。

表2——各排注浆孔深度一览表 （3）注浆孔采用YT-28风枪钻 排序 进成孔后，用高压风清洗钻孔，

第1排 第2排 第3排 第4排 第5排 第6排 第7排 项目 将小导管用锤击打装进孔内，钢到锐角角点距离（m） 5 6.5 8 9.5 11 12.5 14 管外露长度15～20cm。安装完成

后，再次用高压风将钢管内石碴注浆孔深度（m） 2 2.5 3.0 3.5 4.5 5 5.5 吹出，用塑胶泥封堵孔口。 注浆孔数量（个） 4 3 4 3 4 3 4 （4）浆液采用纯水泥浆液，水

灰比1:1（重量比），注浆压力0.5～0.8MPa。注浆压力达到设计终压0.5MPa后，持续注浆3～5min无压降时可结束注浆。

（5）为保证注浆效果，采用间隔注浆方式，将21个注浆孔全部注满。 4.3 正洞开挖及初支 4.3.1开挖

采用正台阶法施工，自DK266+415向大里程方向开挖上台阶，多打眼、少装药、短进尺、弱爆破。DK266+415～+427段循环平均进尺2～2.5m，DK266+427～+442段循环平均进尺1～1.5m。Ф22mm超前锚杆预支护，环向间距0.4m,纵向间距2.0m，长度3.5m，外插角3°，纵向搭接1.0m。 4.3.2初期支护

（1）开挖完成后素喷5cm厚C20混凝土。

（2）支立格栅钢架：DK266+415～+427段格栅钢架纵向间距1.0m，DK266+427～+442段格栅钢架纵向间距0.5m。

（3）铺设钢筋网片：钢架背后紧帖围岩全环铺设ф6mm钢筋网片（网格尺寸20×20cm）。

（4）安设锚杆：每环安设12.5根系统锚杆，拱部采用Ф25mm中空注浆锚杆,边墙采用Ф22mm砂浆锚杆，长度2.5m，锚杆与钢架、网片焊接牢固。

（5）喷射混凝土：支护完成经报检合格后，进行喷射混凝土作业，厚度20cm，强度等级为C20。将钢架完全覆盖，中间喷平，表面平顺。

4.4 监控量测

监控量测是新奥法施工的三大支柱之一，在交叉口施工中，我们技术人员在斜井X2DK0+018、X2DK0+046处,正洞DK266+420、+430、+440处共布设五组监控量测测点，测点布置见图3，五个断面在开挖后3周内均已趋于稳定，其中X2DK0+018断面变化最大：累计水平收敛值为53.2mm,累计拱顶下沉值为32.5mm。X2DK0+018断面水平收敛变化曲线见图4。

A 累积收敛值（cm）10155 B1B2A---拱顶下沉监控测点；B1、B2----水平收敛量测测点；

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20时间（d）3

图3 监控量测测点布置图图4 X2DK0+018围岩水平收敛变化曲线图4.5 二次衬砌

新奥法施工二次衬砌仍为模筑混凝土，要求一次衬砌稳定后施工，设计混凝土强度等级为C25,其作用是：

（1）提高一次衬砌的安全度；

（2）在有漏水地段采取铺防水板（膜）或疏排方法，防水易处理； （3）防止一次衬砌风化。

二次衬砌要求在一次衬砌稳定后施工，交叉口段待下台阶施工后，再布设3组水平收敛量测测点，通过监控量测获取围岩稳定的准确时间，然后及时施做此段二次衬砌。

5 结束语

金子山隧道2号斜井与正洞交叉口施工，借鉴连拱隧道中隔墙施工方法并利用新奥法施工原理，对薄壁岩柱进行置换，对破碎围岩进行注浆加固，成功的解决了施工难点，预防了塌方，使此段施工安全、顺利完成。交叉口段施工是成功应用新奥法在软弱破碎围岩中施工的一个范例，也是应用新奥法在金子山隧道施工的一个缩影。采用新奥法施工，对施工有以下要求：

（1）要合理选择开挖方案，尽可能采用光面爆破，以减少对围岩的扰动或破坏； （2）要确保喷射混凝土质量；

（3）安设锚杆一定要根据岩层走向、节理裂隙发育情况，必要时挂金属网，围岩破碎时要支立格栅钢架，加强围岩的承载能力；

（4）对软弱围岩要及早施工底拱，以形成封闭的支护圈体系。

参考文献

1 隧道与地下工程修建技术.崔玖江.北京：科学出版社，2005 2 舒磊.四线双连拱隧道施工技术研究.铁道建筑技术.2005（5）

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