铁２０１５年第７期 道建筑 ４３ 文章编号：１００３．１９９５（２０１５）０７－００４３・０３ 超大断面隧道变截面段施工技术研究 闫明超 ，曾 鹏 ，何知恩 ，杨新安‘ （１．中国中铁五局四公司，广东韶关５１２０３１；２．同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海２０ｌ８０４） 摘要：壁板坡特长隧道是沪昆客专全线控制性工程之一，该隧道采用合分修设计，合修过渡到分修由四 个依次扩大的断面构成，均为超大断面。合分修过渡段施工面临跨度大、断面高、变截面等难点，隧道开 挖、衬砌作业等与普通隧道有差别。本文根据壁板坡隧道合分修段施工实践，介绍了超大断面变截面施 工过程中的总体施工方案、开挖方法、初期支护以及变截面二次衬砌施工等，总结了超大断面隧道变截 面施工的技术要点。 关键词：隧道施工 超大断面 合分修过渡段 变截面 支护 中图分类号：Ｕ４５５文献标识码－Ｂ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－１９９５・２０１５・０７・ｌ３ 隧道合分修的设计主要见于公路隧道和城市地铁 隧道，在高速铁路隧道修建中还十分少见。隧道由合 在ＤＫ９７８＋５８０－－ＤＫ９７９＋０２０合分修过渡段由Ｄ，ｃ， Ｂ．Ａ四个依次扩大的断面构成，如图１所示。正洞 ＤＫ９７８＋５８０－－ＤＫ９７９＋０２０段裂隙较发育，岩体较破 碎，局部含软弱泥岩夹层。岩溶微弱发育，其中ＤＫ９７８ ＋８５５－－ＤＫ９７８＋８６５段存在溶洞或溶蚀裂隙。 修的单洞过渡到分修的双洞需要设置一定长度的过渡 段，过渡段一般采用渐变方式，其断面尺寸远大于普通 铁路隧道，结构复杂；且当隧道穿过岩层条件较差的地 段时，导致其施工难度及安全风险显著增加 变截面段（即合分修段）的施工技术与方法。 。本 文根据壁板坡隧道工程实践，探讨高速隧道超大断面 ２施工难点分析 超大断面隧道变截面施工的关键是如何保障施工 安全及变截面施工时二衬如何施作，即要解决模板台 车随截面变化的问题。根据超前地质预报资料，合分 修过渡段局部围岩为含多条软弱泥岩夹层的复合岩 体，并伴有溶洞或溶蚀裂隙，若施工控制不当，易发生 塌方等隧道失稳灾害。另外，超大断面变截面施工难 １ 工程概况 壁板坡隧道是沪昆铁路最长的隧道，全长 １４ ７５６ ＩＩ１，最大埋深７３５ ｍ，隧道进口段ＤＫ９７７＋６５７一 ＤＫ９７９＋０２０为单洞双线，其余部分设计为双洞单线。 图１壁板坡隧道进口合分修过渡段平面示意（单位：ｃｍ） 收稿日期：２０１５—０１－２０；修回日期：２０１５—０４＿２５ 作者简介：闫明超（１９８１一），男，陕西西安人，工程师。 铁道建筑 度大、工艺复杂，需要根据Ｄ，ｃ，Ｂ，Ａ四种设计断面， 进行衬砌台车的设计、拼装及不同断面的转换，这是施 工的另一难点。 质特征制定相应的开挖方法，合分修过渡段各个分段 的开挖方法和尺寸见表１。 表１ 不同断面开挖方法和尺寸 ３总体施工方案 隧道掘进采用挖掘机配合钻爆法施工，以减少对 围岩的扰动；运输方式为无轨方式；压入式通风；二次 衬砌采用９ ｍ长全断面液压变截面衬砌模板台车进行 施作。 壁板坡隧道合分修过渡段全长４４０ ｍ。施工时， 自平导先由横通道进入Ｄ断面，在ＤＫ９７８＋５８０往大 里程方向掘进，然后往小里程方向掘进；再对大里程合 分修段Ｄ，Ｃ，Ｂ和Ａ断面进行开挖。 为减小对围岩的扰动，采用挖掘机与控制爆破相 结合的施工方法。超大断面爆破装药结构与普通断面 有所不同。超大断面周边眼采用空气间隔装药结构， 并采用 ２５乳化炸药（见图２），其余炮眼均采用眼底 连续反向装药结构 。 ４．２初期支护施工 变截面衬砌模板台车在小里程段拼装完成后，进 行二衬施工，待小里程段二衬施工完毕后，按设计断面 改变变截面衬砌模板台车的尺寸，进行大里程ｃ断 面、Ｂ断面和Ａ断面的二衬施作。 施工中，结合超前地质预报及监控量测，建立以地 质工作为先导、以量测为依据的信息化施工体系。根 据预报结果制定可靠的技术措施，发现围岩级别与地 下水状态与设计不符时，及时提出设计变更，确保施工 安全。 初期支护采用锚喷网和钢支架联合支护，初期支 护强度高，能迅速控制围岩变形，充分发挥围岩自身承 载能力。初期支护紧跟开挖面，尽量减少围岩暴露时 间，抑制围岩变形，防止围岩松驰剥落。 系统锚杆采用中空锚杆，边墙及临时支护锚固采 用全螺纹砂浆锚杆，超前支护采用＋４２小导管。Ａ断 面围岩条件较差，断面尺寸最大。在隧道每个断面拱 腰处对称布置长２１ ｒｎ的５００ ｋＮ预应力锚索，共６根。 详细的初期支护设计与参数见表２ 雷管 矾Ｌ药卷 Ａ．Ａ放大 ４具体施工方法 ４．１开挖及爆破方法 根据合分修过渡段４种不同断面的特点和围岩地 。 图２空气间隔装药结构示意 表２ 隧道合分修过渡段衬砌支护参数 ２０１５年第７期 闫明超等：超大断面隧道变截面段施工技术研究 ４５ ４．３ 变截面二次衬砌施工 施工中采用的连续变截面模板台车在洞内拼 装 ，它主要由模板、门架、行走装置、支撑机构和液 压系统等组成。当需要改变断面形式时，首先用支架 将边模固定，然后将顶模拆下，松开门架定位销，利用 门架移动油缸向外伸长适当的尺寸；当门架移动到位 后，紧固好门架定位销，并在每榀门架中间加装１根中 立柱和２根辅助斜撑，在中立柱下方安装３个液压油 缸，以调整门架中横梁水平，并配合螺旋丝杆起到支撑 作用；固定好门架后，装上相应断面的顶模即可投入使 用。变截面模板台车结构示意如图３。 门架横粱 ＼ 枕木 图３变截面模板台车结构示意 ５ 监控量测 由于合分修过渡段施工断面大，对围岩的应力重 分布影响较大，必须加强监控量测工作，及时掌握围岩 的稳定情况，通过分析找出主要因素，及时调整施工措 施，保证施工安全。本段施工除监测必测项目拱顶下 沉和净空收敛外，还对典型断面实施了选测项目的监 测，以掌握支护结构与围岩的受力和变形，评价其稳定 状态。选测项目有： １）采用钢筋计监测锚杆受力状态与轴力大小，以 确定围岩松动圈范围，并判断锚杆的有效长度及围岩 变形发展趋势。 ２）监测围岩压力及其与支护结构间的接触压力， 掌握支护结构的受力与变形状态。 ３）采用表面应变计监测钢拱架应变，掌握钢架受 力状态。 ４）采用混凝土应变计监测衬砌混凝土应变，再转 化为二次衬砌内力，了解衬砌结构的应力分布特征及 初支与二衬的分担比，评价衬砌结构的安全与设计合 理与否。 监测结果表明，由于强化了初期支护，并在超大断 面拱顶进行了超长锚索加固，壁板坡隧道合分修段的 围岩与支护结构内力、隧道变形均控制在容许范围内。 ６ 结论 超大断面变截面铁路隧道在国内十分少见。本文 总结了壁板坡隧道合分修段的施工技术与经验，得出 以下几点结论： １）超大断面隧道应根据不同区段的围岩条件，选 择合理的开挖方法与支护方案。 ２）壁板坡隧道合分修采用４种断面形式过渡，施 工中采用的变截面模板台车能很好地满足连续变截面 施工转换的需要，避免制作多台模板台车所造成的工 期延误与成本支出。 ３）为保证超大断面隧道稳定与支护结构的长期 安全，在围岩含软弱泥岩夹层的Ａ段采用预应力锚索 配合其它初期支护，保障了超大断面隧道的施工安全。 参 考 文 献 ［１］凌树云．青岛海底隧道超浅埋变截面特大断面施工技术 ［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１１（９）：８０—８４． ［２］李可宁．大断面黄土隧道施工控制［Ｊ］．铁道建筑，２０１１ （８）：５３—５５． ［３］孙立福．多断面并存的城市地铁施工方法［Ｊ］．西部探矿 工程，２０００（３）：７４—７６． ［４］姜长清．高速铁路大断面隧道浅埋段多台阶开挖法施工技 术优化研究［Ｊ］．铁道建筑，２０１４（６）：９２—９４． ［５］李红岩．变截面与软流塑地层地铁渡线隧道施工技术研究 ［Ｄ］．长沙：中南大学，２００７． ［６］张文彦．城市地铁渡线区变截面群洞隧道施工技术的优化 研究［Ｄ］．合肥：合肥工业大学，２００９． ［７］中华人民共和国铁道部．铁建设［２０１０］２４１号 高速铁路 隧道工程施工技术指南［Ｓ］．北京：中国铁道出版社， ２０ｌ１． ［８］中华人民共和国铁道部．ＴＢ １０３０４－－２００９ 铁路隧道工程 施工安全技术规程［Ｓ］．北京：中国铁道出版社，２００９． ［９］赵志强．大采高超大断面切眼长锚杆锚索组合支护技术 ［Ｊ］．中国煤炭，２０１３（１１）：６７—７１． ［１Ｏ］张慧玲．高速铁路超大断面隧道支护参数及施工方法研究 ［Ｊ］．铁道建筑技术，２００９（８）：１０．１３，４６． ［１１］戴保民．旗号岭隧道大跨度变截面衬砌台车设计、制造与 应用［Ｊ］．铁道标准设计，２００３（增１）：８８．９０． （责任审编 葛全红）