长大隧道辅助导坑转正洞(交叉口)施工方案浅谈

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摘 要：本文以屏边隧道横洞转正洞（交叉口）的施工过程为例，综合地质、水文、设备设置，探讨了长在软弱围岩下长大隧道辅助导坑转正洞施工的过程， 涉及开挖支护，通风排水，为同条件施工生产提供了参考经验。

关键词： 辅助导坑转正洞 ；通风 ；排水

中图分类号：U455 文献标识码：A

1.工程地质及水文概况

屏边隧道全长10381m，进口里程DⅡK60+875，出口里程DIK71+256，为单线隧道，设计为单面下坡，坡度分别为-20.2‰（坡长9025m）、-10‰（坡长650m）及-1‰（坡长706m），最大埋深660m。屏边横洞位于隧道线路左侧，横洞与正洞隧道中心线交汇点里程为DⅡK62+850，横洞与线路中线蒙自方向夹角73.81°，洞口里程为HDK2+327，水平长度2327m，综合坡度为8.6‰。横洞断面净空尺寸5m（宽）×5.0m（高），施工任务为横洞2327m（HDK0+000～HDK2+327），辅助正洞1570m（DⅡK62+200～DⅡK63+770），其中出口方向为920m（DⅡK62+850～DⅡK63+770），进口方向650m（DⅡK62+200～DⅡK62+850）。

屏边横洞转正洞（交叉口）内设计围岩为Ⅲ级围岩，该段为寒武系下统冲庄组板岩夹砂岩，变余泥质或分之砂质板状结构，局部炭质板岩，偶夹灰岩透镜体及铁锰粉质砂岩扁豆体，岩体较完整，局部破碎。根据TSP超前地质预报显示，交叉口处围岩以弱风化炭质板岩夹砂岩，岩质坚硬，节理、裂隙发育一般，岩体较完整，裂隙水不发育，判定为Ⅲ级围岩。

2.施工方案

2.1总体方案规划

横洞转正洞（交叉口）施工不仅考虑设计开挖工作，还要结合实际开挖生产条件和横洞承担的任务划分，根据施工需要进行设计变更。横洞洞身长2327m，转正洞后，设置在洞口的空压机和通风机产生的风压经过长距离输送已经不能满足风钻生产、人员活动、机械运转的需求，需要加宽交叉口横洞洞身布置空压机3台、变压器1台。通风机计划设置在正洞洞身顶部。转正洞施工后，出口方向920m（DⅡK62+850～DⅡK63+770）段为下坡，需要进行反坡排水，考虑在横洞加宽段设置集水坑。交叉口段横洞原设计断面及设计参数如下：

结合TSP地址雷达探测结果和快速支护封闭的实际施工需要，经各方论证后支护参数变更如下：

2.2横洞过渡段开挖及支护

2.2.1根据实际测量，设置3台空压机、1台变压器以及考虑集水坑，需要加宽横洞40m长，作为辅助正洞施工的过渡段。横洞施工至HDK0+048.26时断面开始逐步加宽，至HDK0+043.26时开挖宽度加宽至9.3m（见断面加宽图），施工至HDK0+013.26,长度为30m。HDK0+013.26至交叉口开挖断面为缩小至8.0m,有利于后期正洞施工衬砌一组完成。

2.2.2加宽段开挖采用全断面开挖，首先小洞（横洞原设计断面）超前3m，采用喷射C20砼及时封闭。随后扩挖至加宽断面。加宽段每循环进尺不超过1.5m，加宽断面形成后及时采用钢架锚喷支护，有效确保施工安全。

2.2.3此加宽段支护参数为：HDK0+043.26～HDK0+013.26段采用I18型钢钢架加强支护，喷射混凝土标号为C20，厚度为22cm。间距为1.5m;HDK0+013.26～HDK0+002.6(交叉口处)采用I18型钢钢架加强支护，喷射混凝土标号为C20，厚度为22cm。间距为1.0m，每个拱架接头处增加一对长3m的增加锁拱及锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接。

2.2.4为了实现开挖后的快速封闭，横洞与正洞交叉口段原设计30m模筑衬砌变成锚喷衬砌。

2.2.5加宽段内拟放置空压机及变压器等设施，为了防止洞内渗水给机械设备带来损害，在本段开挖完成后采用在拱架后铺设防水板后在进行喷射砼作业，为加宽段机械设备良好的环境。

2.3转入正洞后开挖及支护

2.3.1交叉口正洞围岩为Ⅲ级围岩，设计采用锚网喷支护。首先交叉口转入正洞后施工出口方向，开挖宽度正洞宽度相同，并爬坡至上台阶一次挑顶成型，如遇围岩破碎，与设计不符时，则采用增设I18型钢钢架支护。为防止围岩变形及进洞后的测量误差，预留变形量加大到15cm（设计3cm，加大12cm）。若转入正洞后围岩与设计相符，则采用设计锚网喷支护类型。

因正洞拱顶与加宽后横洞拱顶相差1.73m，正洞上台阶高度6.23m，故进入正洞上台阶采用一次挑顶成型，待上台阶断面形成后，及时根据围岩情况进行支护，确保施工安全。

2.3.2转入正洞出口方向上台阶开挖支护后15m，反向施工进口方向上台阶挑顶工作，待进口方向挑顶完成后，继续施工出口方向上台阶。

2.3.3待出口方向施工30m后，施工进口方向，进口方向施工30m后，再主攻出口方向开挖施工。

2.3.4开挖交叉口正洞仰拱施工，施工浇筑仰拱及填充砼，进口方向仰拱及填充砼施工完毕后，在进口方向组装衬砌台车，台车组装完毕后，施工第一组衬砌砼。

2.4横洞铺底及正洞仰拱、衬砌施工

2.4.1交叉口至横洞加宽段40m按照设计纵坡铺底，且横坡为一面坡，沿右侧预留净空30cm（宽）×40cm（高）的水沟，使沟内积水自然流流出。为防止正洞进口方向的水直接流到出口方向的掌子面，在交叉口横穿正洞处设置截水沟一道（净空35cm（宽）×40cm（高）），截水沟顶面采用φ22钢筋焊制网片遮盖，将水直接引流至横洞交叉由横洞水沟顺坡排出。

2.4.2利用仰拱栈桥施作交叉口处正洞仰拱，仰拱开挖后，应及时清除虚渣，及时施作仰拱砼，在仰拱砼初凝后浇筑填充砼。

2.4.3施作交叉口处二次衬砌。在衬砌台车组装完成后，利用已做好的防水板平台，挂设土工布及防水板，行走就位衬砌台车，安装挡土板，浇筑衬砌砼。

2.5交叉口处施工机械的布置

根据横洞辅助正洞施工长度，交叉口处共设有3台空压机、2台变压器等。空压机及变压器均设置在横洞的右侧加宽段，底部采用C20砼浇筑宽3.5m，长30m，高30cm的基座，并在机械设备周围设置围栏和安全警示牌，以确保施工及机械设备的安全。

屏边隧道横洞转正洞交叉口设施布置图

3.通风方案

3.1总体通风方案

施工通风采用管道压入式通风。洞外风机进风口至横洞洞口距离不小于20m。因横洞洞身距离长(2327m),辅助正洞双向施工，通风难度大，根据横洞断面尺寸需在拱部布设一路通风管线至交汇点，然后再交汇段正洞设置风室向进口、出口方向供风。

3.2施工通风方案

根据确定的施工方案和任务划分情况，施工通风采用管道压入式通风，与横洞风机相接的风管选用φ1500mm负压管（长度100m），固定在横洞拱部左侧墙壁，经过实际验证挂设风管后断面尺寸可满足洞内最大施工机械（装载机）的通过要求（见图：横洞转正洞通风断面图）。在洞内转弯处加设负压通风管。洞外风机进风口至横洞洞口距离不小于20m，风管出风口至掌子面距离L=60m。

横洞转正洞通风断面图

横洞长度2327m，与正洞交汇后承担进口方向650m、出口方向920m的开挖任务，所以考虑采取分阶段通风形式。采用独管路压入式通风，在交叉口往进口方向15m处设置风室作为二级接力通风风室，体积为270m3。风室旁另架设两台55x2KW风机分别给进出口方向通风，风机与风室采用φ1200mm钢管连接。为了加快污风风速，采用射流风机通风技术。

由于通风距离长，洞内回流风阻大，射流风机安装位置在风流需要导向处，如横洞与正洞交汇处，横洞洞内间隔600m安装一台。

4.排水施工方案

4.1横洞排水

横洞为顺坡，积水由水沟自然排至洞外污水处理池。

4.2正洞排水

4.2.1正洞进口方向为顺坡，在正洞进口方向两侧边墙处设置排水沟，将水直接引流至横洞排水沟。为防止进口方向的水直接流到出口方向的掌子面和通车方便，在交叉口横穿正洞处设置截水沟一道，截水沟顶面采用16mm厚打孔钢板遮盖，将水直接引流至横洞排水沟。

4.2.2正洞出口方向为反坡，随着开挖进度增加，采用设置固定泵站与移动泵站相结合的方式，把掌子面积水抽排至横洞排出。

结束语

长大隧道施工为解决工期问题均设计有辅助坑道，以增加工作面加快生产进度。本工程遵照设计结合实际，业主、监理、设计、施工四方联动，优化了辅助导坑转正洞的施工方案，安全顺利的转入正洞施工，生产设备设置合理，为加快正洞施工生产奠定了基础，给后期施工带来了一定借鉴。

参考文献：

[1]中国中铁二院工程集团有限责任公司，新建蒙自至河口铁路工程屏边隧道设计图.成都.2009

[2] 周爱国，隧道工程现场施工技术，北京：人民交通出版社，2004.3