大断面砂卵砾石地质隧洞支洞进入正洞施工技术

韩永征

山东省中铁十四局集团公司第三工程有限公司山东省272100

【摘要】本为介绍了新疆萨利克特Ⅱ标大断面砂卵砾石围岩支洞进入正洞的施工技术，采用了施工支洞平交口加强、门型钢架挑顶、小导洞开挖、钢纤维喷护补强等措施，保证了进洞安全，加快了施工进度，取得较为理想的效果。

【关键词】大断面砂卵砾石隧洞；支洞进主洞；施工技术

1、工程概况

新疆萨里克特水电站工程Ⅱ标施工支洞长189.65m，在主洞K6+950.521里程与之正交，此处围岩为Q3的砂卵砾石层，结构松散、无胶结、富含水、自稳能力差，洞室开挖后将受应力重新分布和施工过程扰动，坍塌、超挖现象严重，难以成洞。

施工支洞平交口加强支护段（K0+189.65~K0+199.65）长10m，开挖高度和宽度从K0+194.65分别逐渐过渡到6.88m和8.82m，支洞标准开挖断面高宽为5.6m和6.0m。采用I18工字钢拱架和挂网喷锚支护，榀距0.5m，每榀拱架由六节组成，拱脚处打设4根自进式中空注浆锁脚锚杆；钢拱架之间由φ20钢筋连接，间距0.5m，C25模喷混凝土厚0.3m；隧洞拱部120。范围内打设自进式超前注浆锚杆，环向间距0.3m，单根长度4m；边墙和拱顶打设系统锚杆，间排距1.0×0.5m，单根长3m，梅花型布设；锚杆均注射水泥-水玻璃双浆液。

主洞开挖高度8.65m，宽度8.70m。采用I18工字钢拱架和挂网喷锚支护，榀距0.5m，每榀拱架由六节组成，每节拱架拱脚处打设4根自进式中空注浆锚杆；钢拱架之间由φ20钢筋连接，间距1.0m，C25喷混凝土厚20m；隧洞拱部120。范围内打设自进式超前注浆锚杆，环向间距0.3m，单根长度4m；边墙和拱顶打设系统锚杆，间排距1.0×0.5m，单根长3m，梅花型布设；锚杆均注射水泥-水玻璃双浆液；隧洞边顶拱二衬厚0.55m，仰拱衬砌砼厚0.6m。

2、施工方案

2.1平交口加强段施工

支洞进入正洞的施工存在多次断面转换，施工技术较为复杂，且此处地质条件较差，经过充分论证和综合考虑后，确定施工方案如下：

当施工支洞K0+189.65~K0+194.65里程段钢架安装完毕后，根据支洞与正洞拱顶之间的高差，确定支洞拱顶的扩挖起始里程K0+194.65~K0+199.65，其拱顶抬高坡度控制在20%，同时按抬高的高度制作加长的工字钢架。

支洞与正洞边墙相交地段为三维受力状态，并且正洞开挖断面较大，为确保扩顶段正洞施工安全，在支洞与正洞交接处设置了0.6m（K0+199.05~K0+199.65）宽的加强环。加强环为在支洞I18钢架外侧增设了I25a门型钢架，门型钢架分节与支洞钢架焊接在一起，共计4榀，挑梁顶部用厚度1cm的钢板将其牢固焊接在一起。每处拱脚打设6根R32N自进式中空锁脚锚杆，钢架间采用Φ25钢筋进行纵向连接，间距50cm，钢架接头连接板处采用高强螺栓连接。

I25a门型钢架有横梁和立柱组成，横梁与支洞I18钢架空隙设置I25a型竖向立柱短撑，间距为50cm，两侧对称设置，牢固焊接并密实模喷C25砼填充。

在支洞靠近正洞的10m范围内施做设置I25纵向工字钢托梁并扩大拱脚，扩大拱脚50cm×50cm，喷射C25砼。同时施做I25钢架底板，底板钢架采用φ20钢筋连接，间距50cm，砼采用C20砼浇注，厚度25cm。底板钢架与边墙钢拱架牢固焊接在一起，形成闭合环，以提高承载力，约束初期支护的变形。施工支洞落底后进行掌子面封闭，喷射10cm厚C25砼。然后在K0+189.65~K0+199.65里程段及时喷护15cm厚钢纤维砼，挂网钢筋φ8@200×200mm，为施做正洞初期支护提供安全保证。

2.2小导洞施工

小导洞尺寸2.4m×4.2m×3.5m，按正洞轮廓线上坡开挖到正洞拱顶中线位置，然后向前平坡开挖至主洞右侧上台阶拱脚位置处，小导洞钢架临时支护及时跟进。

小导洞由人工采用弧形开挖预留核心土方式开挖。在上坡开挖过程中，小导洞拱顶120。范围内施做长4m的自进式超前中空锚杆，环向间距30cm，防止开挖导洞时顶部坍塌。小导洞采用I18工字钢支护，间距0.5m，每处拱脚打设6根自进式中空锁脚锚杆，以消耗或平衡围岩的二次应力。底部设置横向支撑与导洞钢架连为一体，构成临时闭合环。必要时导洞钢架横梁两端加设临时竖向钢（木）支撑。其他支护参数：φ8钢筋网片，网格间距20cm×20cm；系统锚杆长3m，间排距1.0m×0.5m，梅花布置；喷射C25砼。

施工中，导洞临时支护体系中的顶部钢架横梁位于正洞初期支护之外，后期施做正洞初期支护时不再取出，所以小导洞拱顶要高出正洞开挖设计线50cm，以满足临时支护、钢纤维喷护砼加固和预留15cm变形量需要。小导洞首榀钢架与支洞加强环之间设置纵向斜撑进行牢固焊接，保证小导洞稳定。

2.3正洞施工

小导洞内施工完毕后，安设正洞上台阶I18工字钢架，钢架间距50cm，Φ20钢筋连接，@=1.0m，钢架一侧落脚于支洞平交口加强环横梁钢板上，另一侧底角支在厚5cm木垫板上。小导洞内的初期支护完成3天后，拆除小导洞一侧的临时支护，人工进行主洞开挖和支护5m，然后采用人工配合挖机进行开挖和支护10m，封闭掌子面回头开挖正洞另一侧，待施工空间满足后，两侧工作面同时平行施工。其开挖方式为三台阶弧形开挖预留核心土；支护方式为：拱顶120。范围内施做长4m的自进式超前中空锚杆，环向间距30cm；钢拱架拱脚处打设6根自进式中空锁脚锚杆；喷护20cm厚C25砼，φ8钢筋网片@20cm×20cm；系统锚单根杆长3m，间排距1.0m×0.5m，梅花布置。锚杆均注射水泥-水玻璃双桨液。

2.4喷护钢纤维砼补强

为了约束三微洞段围岩的二次应力，初期支护必须有足够的刚度和强度，能够承受隧洞施工期间可能出现的荷载，特在主洞与支洞交叉段（K6+950.521）喷护15cm厚的钢纤维砼，挂网钢筋φ8@200×200mm，对本洞段初期支护进行补强，使其整体受力。

3、结束语

加强支洞加强段和主洞补强段围岩监控量测，根据量测结果及时调整加强支护参数，如收敛过大，增加横撑；如下沉过大，增加竖撑，确保施工安全。

通过实践证明，在砂卵砾石层围岩隧洞支洞进主洞施工中，这种方法能在短时间内获得足够的空间进行正洞施工，即保证了在复杂应力下软弱围岩的稳定，又加快了施工进度。