公路隧道横洞进主洞挑顶施工技术应用
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摘 要：长大隧道工程普遍存在于山区高速公路中，横洞进主洞挑顶施工越来越普遍，如何安全、快速的完成挑顶施工是公路隧道工程技术的一个研究方向。本文结合湖北省保康至神农架高速公路分水岭隧道施工实例，对隧道横洞进主洞挑顶施工的方法及要点进行了技术总结，为页岩地质隧道横洞进主洞挑顶施工提供相关施工经验。
关键词：隧道;页岩;横洞;挑顶
1 引言
随着我国高速公路的飞速发展，高速公路的建设逐步由平原区域转至山区，由于复杂环境和山区地形限制，长大隧道工程普遍存在于山区高速公路中。为了满足长大隧道施工过程中的施工工期要求和运营期的通风要求，长大隧道往往设置斜井或平导横洞在施工期用作辅助隧道主洞施工以及公路运营期的通风。在长大隧道斜井或横洞进主洞施工一般采用小导洞爬坡法，鲜有针对围岩为破碎V级围岩的页岩地质隧道横洞进主洞挑顶施工技术案例总结。
2 工程概况
新建保康至神农架高速公路分水岭隧道位于湖北省襄阳市保康县后坪镇分水岭村，是该项目的控制性工程，隧道右线起讫里程为YK12+082～YK18+336（6254m），左线起讫里程为ZK12+092～ZK18+293（6201m），隧道左、右洞净距30m。分水岭隧道设1处斜井长980m，与左线主洞相交于桩号ZK14+720，与右线主洞相交于YK14+690，该斜井为运营通风排烟，施工期兼顾辅助主洞施工需要，由于斜井通过左线主洞洞顶与右线主洞洞顶相交并且断面狭小，因此无法利用斜井辅助施工主线右洞，分水岭隧道斜井端的右线主洞施工将从靠近斜井与左线主洞交叉口处第一个车行横洞进入辅助施工，里程桩号为ZK14+795，距离斜井与左线主洞交叉口位置75m（平面布置如图1）。分水岭隧道斜井端的车行横洞与主洞围岩结构为中风化页岩，薄层状构造，节理裂隙发育，点滴状出水，围岩判定为V级围岩。
3 挑顶施工技术
3.1 车行横洞施工
（1）洞身加强段施工。车行横洞长30m，前15m按原设计支护类型正常施工，在车行横洞施工至距离右线主洞15m时，采用上下台阶法施工，上台阶高度4m。初期支护类型由原设计I14工字钢钢拱架（间距1m）调整为I18工字钢钢拱架（间距0.8m）;锁脚锚杆采用3.5m长Ф42×3.5mm注浆小导管，锚杆采用3.5m长的D25中空注浆锚杆加固，间距1.2m梅花形布置;采用网孔间距25×25cm的Ф8钢筋网片;22cm厚C20喷射砼进行喷锚固结;超前支护采用3.5m长Ф42×3.5mm注浆小导管14根，环向间距40cm，纵向间距2.4m，外插角15°。
（2）交叉口处加强环施工。为保证横洞与主洞交叉口处车行横洞施工期的安全，施工至距离主洞交叉口1m位置时需加强初期支护，开始交叉口加强环施工，加强处设置4榀I20工字钢钢拱架，前2榀跟随辅助坑道初期支护，后2榀密排布置形成加强环，靠近主洞的2榀加强环上方搭设主洞异型拱架拱脚，异型拱架拱脚与锁扣拱架间采用连接板连接，连接板焊接牢固，满足强度与稳定性要求。
3.2 主洞挑顶施工
车行横洞加强环上台阶施工完成后继续向前开挖导洞，开始抬高导洞拱顶高程，同时保留交叉口段车行横洞下台阶，测量放样控制开挖轮廓，人工钻爆法斜向上开挖，高度根据设计及现场机械作业空间的情况进行调整。导洞初期支护采用矩形I20工字钢钢拱架，间距0.8m，上口宽4.8m，矩形I20工字钢钢拱架连接采用I14工字钢;锁脚锚杆采用4m长[Φ]42×3.5mm注浆小导管;系统锚杆采用3.5m长D25中空注浆锚杆;钢筋网采用[Φ]8圆钢，网格间距20cm×20cm，喷射C20混凝土厚24cm;导洞内超前支护采用4m长[Φ]42超前小导管，间距0.4m，外插角由靠近车行横洞35°渐变到15°（施工方法如图2）。
3.3 导洞内主洞施工
（1）主洞上台阶施工。主洞支护类型SJ-Va，车行横洞交叉口加强段，初期支护钢拱架采用I20工字钢，间距0.6m，矩形导洞初期支护施工完成后再矩形拱架顶边下方安装主洞I20工字钢，钢拱架加工考虑与车行横洞锁扣拱架异型搭接，施工主洞上台阶拱架双排锁脚锚杆，锁脚锚杆采用3.5m长Ф42×3.5mm钢花管，Φ8钢筋网片，网格间距20×20cm，外侧钢拱架落底在基岩上，靠近车行横洞侧钢拱架落底在横洞交叉口处的加强环拱架上，与交叉口锁扣拱架梁焊接牢固，喷射C20混凝土厚24cm。导洞区域内的4.8m主洞初期支护施工完成后，割除主洞一侧矩形钢拱架支腿（小里程方向），施工主洞小里程初期支护，施工5m后掌子面喷射10cm厚C20混凝土封闭，然后割除主洞另一侧矩形钢拱架支腿（大里程方向），施工主洞大里程初期支护，施工5m后掌子面喷射10cm厚C20混凝土封闭，然后进行横洞和主洞下台阶施工。
（2）横洞和主洞下台阶施工。首先进行交叉口段车行横洞下台阶开挖，严格控制开挖进尺（每次开挖不超过3榀拱架），采取与上台阶相应的支护参数将钢拱架落底，及时进行封闭，落底完成后清除交叉口段多余洞碴，停止开挖，喷锚封闭开挖面，准备车行横洞仰拱施工，车行横洞仰拱施工完成后再进行主洞下台阶施工，主洞下台阶严格控制开挖进尺（每次开挖不超过3榀拱架），采取与上台阶相应的支护参数将钢拱架落底。
（3）主洞仰拱、二衬施工。主洞开挖、初期支护施工到一定距离后，应尽快施工交叉口段二衬。交叉口段仰拱初期支护施工一次开挖长度不能大于3榀拱架，一次混凝土浇筑长度不应大于8m，仰拱采用C30钢筋混凝土，仰拱回填采用C15混凝土，混凝土浇筑应振捣密实。交叉口处仰拱施工应先进行一侧主洞仰拱的开挖和浇筑，待混凝土强度达到设计强度的75%后再进行另外一侧的主洞仰拱施工，两侧仰拱施工完毕混凝土强度达到设计强度的75%后进行正交叉口处仰拱施工。仰拱开挖后若保证车辆通行条件，不影响掌子面施工，可采用简易式栈桥通过。仰拱施工一定距离后在交叉口处一侧已经施工仰拱的主洞空间内进行衬砌台车拼装作业，开展二次衬砌施工。
4 施工注意事项
（1）在施工期间，应对支护的工作状态进行定期和不定期的检查，当发现支护变形或损坏时，应立即修整加固。
（2）开挖进尺每循环不得大于2榀拱架，正交叉口处开挖进尺每循环1榀拱架，钢拱架支撑不得置于虚碴上。
（3）超前注浆小导管，锁脚小导管的水泥浆液水灰比为1：1，若围岩遇淋雨状滴水可适当加入3%～5%水玻璃（具体比例现场调试），注浆压力为0.5MPa～1.0MPa。
（4）在施工过程中要加强监控量测工作，在洞内初期支护表面布设好监控量测点并做好保护工作，按规定进行量测，发现异常及时反馈。
（5）主洞仰拱施工切勿交叉口两侧同时开挖施工，一侧施工完毕并且混凝土达到一定强度后方可进行另外一侧的施工。
5 结语
隧道横洞进主洞挑顶施工的关键是在安全和保证质量的前提下，加快隧道的施工进度。横洞进入主洞的交叉口处受力复杂，如何保证主体结构安全需要重点关注，交叉口處的主体结构须采取加强措施。本工程采取了横洞进入主洞的交叉口区域范围内初期支护加密、加强钢拱架，增设门式钢架等措施保证了工程的施工安全。该隧道的横洞进主洞挑顶施工已施工完毕，可为类似工程提供施工经验借鉴。
参考文献：
[1] JTGF 60-2009.公路隧道施工技术规范[S].
[2] 付艳丽.隧道斜井进正洞施工技术[J].铁道建筑，2011（6）：83～85.
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[4] 吴逢怀.长大隧道快速施工关键控制技术[J].交通世界，2016（6）：178～179.
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