大对门隧道横洞进正洞交叉口段施工方案探讨
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摘 要：本文结合贵阳枢纽白龙铁路大对门隧道这一工程实例,就大跨软岩隧道横洞与正洞交叉口段施工方案进行探讨,并对横洞与正洞交接处的加强措施和两种进正洞各自施工方法的转化、施工技术措施等进行阐述,通过工程实例验证得出采用方案一比较适合，为类似软岩隧道横洞进正洞施工提供参考。
关键词：大对门隧道；横洞进正洞；交叉口；施工方案
Abstract: This paper combines the Guiyang hub Bailong Railway on tunnel as an example, on the large span tunnel in soft rock adit and hole intersection construction method is discussed, and the transverse hole and at the junction between the strengthening measures and two into the hole construction method, the respective transformation construction technology measures are described in detail through engineering example, the scheme of a more suitable for similar soft rock tunnel, transverse hole into the hole construction of reference.
Key words: large portal tunnel; transverse hole into the hole; intersection; construction scheme
中图分类号：U45文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）07-0020-02
0 引言
近年来,随着我国中长期铁路网发展规划的逐步实施,一些地质复杂、施工难度大的长大隧道陆续投资修建。为了缩短工期,往往采用各种辅助坑道增加工作面,实现“长隧短打”［1］的目标。可是,由于隧道围岩地质情况复杂多变,加之辅助坑道相对隧道正洞而言,断面较小,如何从小断面安全地过渡到大断面,交叉口段施工尤为重要。本文结合贵阳枢纽白龙铁路大对门隧道横洞进入正洞施工实例,就在软岩地质条件下,对横洞与正洞交叉口段施工方案进行探讨,并将施工中采取的技术措施和实施效果进行分析。
1 工程概况
贵阳枢纽白云至龙里铁路大对门隧道 ( DIK18+556~ DIK22+604) 位于贵州省贵阳市乌当区南明河右岸中低山区， 隧道穿越山脉呈南北走向，地形起伏大，沟壑密布，地表植被发育，自然坡度一般为20°~ 45°，局部形成陡崖， 隧道最大埋深205m，最浅埋深20m。隧道全长4048m, 按双线单洞设计, 其中1908m设计为V级围岩，1750m为IV级围岩。隧道洞身涉及地质地层为第三系、泥盆系中上统、志留系中下统、奥陶系中上统，岩土特征主要为页岩夹砂岩、泥岩夹砂岩、白云岩、灰岩。隧道可能出现涌水地段主要位于构造裂隙发育的断层带，局部地段会出现充填式溶洞。大对门隧道横洞与正洞相交里程为DIK20+616，横洞长185m，与正洞的夹角为90°，大对门隧道横洞处地层以页岩夹砂岩、泥岩夹砂岩为主, 岩体极为破碎稳定性差。
2 施工方案介绍
2.1 横洞进主洞施工方案一
大对门隧道横洞施工至HK0+007.24时即采用此方案进入主洞。大对门隧道横洞施工至HK0+007.24时, 掘进方向逐步转向大里程方向，转向段起讫里程DIK20+616~ +628.04，转向段长7.24m，转向角度90°，转向完成后在4.8m过渡段内,开挖断面逐步扩大,直至开挖断面中心线与主洞中心线重合,开挖断面扩大至正洞开挖断面。之后以正洞开挖断面继续向大里程方向掘进30m, 封闭掌子面并完成初期支护, 随即转向大对门隧道小里程方向完成过渡段和转向段的正洞开挖及初期支护, 至此完成横洞进正洞施工。施工过程初期支护紧跟, 以防止开挖断面变化引起的围岩应力集中［2］，对施工造成不利影响。图1为横洞进入正洞位置关系平面图。
图1 横洞进正洞位置关系平面图
2.2 横洞进主洞施工方案二
第1步：大对门隧道横洞施工至HK0+007.24时，改变横洞原支护参数，加强支护以保证横洞与正洞交界处施工安全。横洞与正洞交界处钢拱架上设I36横梁以形成门架式结构, 确保主洞钢架能够安全的支撑到I36横梁上。该步施工以下简称为横洞加强段施工，其横洞交界处门架结构见图 2。
第2步：大对门隧道横洞与正洞交接后, 采用净宽5.6m的小导洞沿正洞法线方向继续掘进至正洞右边界，小导洞底标高按20%坡度提升。小导洞拱脚处高于该截面正洞钢拱架0.1m，拱顶高于该截面正洞钢拱架0.6m，以便后续施工，净高随与正洞相交各截面变化。该步施工以下简称为小导洞施工。图 3为小导洞进入正洞正面图，图4为小导洞与正洞钢架位置关系图。
第 3步：完成小导洞洞身范围内的正洞上台阶初期支护。该步施工以下简称为交界段正洞施工。图 5为小导洞范围内正洞初期支护。
图2 横洞交接处门架结构
图3 小导洞进入正洞正面图
图4 小导洞与正洞钢架位置关系图
图5 小导洞范围内正洞初期支护
第 4步：向正洞两端次序开挖、支护上台阶及下台阶。
第 5步：完成小导洞范围内仰拱。
第 6步：保持步距，在洞内组装台车和施作二次衬砌混凝土。
3 施工方案比选
3.1 方案一
横洞施工至与正洞交界后，以圆曲线形式转体进人正洞，同时上坡开挖至正洞拱顶高程，随后继续沿相同方向扩挖临时支护达到正洞标准断面，并掘进一定距离，形成作业空间后，转向相反方向施工, 直至跨过横洞与正洞交叉口段一定距离，然后进行其他分部开挖，完成施工转换，进人正洞正常施工状态。
优点：对横洞结构影响小，不需要大范围改变横洞施工结构；正洞初期支护结构可以一次成型；仅需拆除转向段小断面的初支，对围岩二次扰动小；在转向段施工前横洞加强段施工已经完成，能够为后续工序提供整体、稳定、可靠的支撑基础，施工安全系数较高；转向段施工精度要求较低，能够快速完成过渡施工，形成正洞施工能力。
缺点：反向过渡段开挖时正洞钢架架立高度较大，需要搭设临时作业平台辅助施工。
3.2 方案二
在横洞接近与正洞相交里程时，采用净宽5.6m的小导洞沿正洞法线方向继续掘进至正洞右边界，小导洞底标高按20%坡度提升。小导洞拱脚处高于该截面正洞钢拱架0 .1m，拱顶高于该截面正洞钢拱架0. 6 m。施工中应预留变形沉降量和初期支护厚度。小导洞施工完成后可向一端进行正洞上台阶施工。