為了維持井內(nèi)的安全作業(yè)環(huán)境，在施工期間，工作人員必須加強(qiáng)和加強(qiáng)孔頂。本文以隧道工程施工過程中斜井進(jìn)正洞方式的施工方案、技術(shù)要點(diǎn)和工藝流程為主要研究對象，圍繞施工中的安全措施、操作原則進(jìn)行詳細(xì)分析和探討。結(jié)合筆者在山西中南部鐵路通道(瓦日鐵路)項(xiàng)目西鐵城2號(hào)隧道施工中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，逐一細(xì)分解斜井進(jìn)入正洞的頂部，明確施工中的注意事項(xiàng)和重要技術(shù)指標(biāo)。改革開放以來，我國城市發(fā)展進(jìn)程顯著加快。城市邊緣的外擴(kuò)張和人口的增加給基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等許多領(lǐng)域帶來了巨大的挑戰(zhàn)。為了追求更高的生活質(zhì)量，不僅要關(guān)注市場經(jīng)濟(jì)的活躍度，還要在工業(yè)、制造業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)确矫娌粩嘣黾油度耄�有利于高新技術(shù)的研發(fā)和普及。近年來，實(shí)現(xiàn)立體交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已成為國家和政府的主要發(fā)展目標(biāo)。道路和鐵路建設(shè)過程中經(jīng)常涉及隧道開挖，隧道施工需要保證安全和施工效率。選擇合適的施工方案可以有效保證施工過程的安全。利用斜井施工作業(yè)法可以增加作業(yè)面，以低開發(fā)成本獲得更高的時(shí)間效益，整體提高隧道施工效率。另外，隧道完成建設(shè)并交付使用后，施工中產(chǎn)生的斜井也可作為緊急出口，完善隧道安全避難系統(tǒng)，充分發(fā)揮緊急儲(chǔ)備作用。

1隧道施工和地質(zhì)條件

應(yīng)用斜井進(jìn)正洞方式開挖的隧道施工應(yīng)符合一定條件限制，其中主要起決定性作用的是項(xiàng)目所在地的地質(zhì)條件。具體包括挖掘隧道的整體方向、隧道與水平面的角度大小、開發(fā)過程中是否有曲線變化等，根據(jù)綜合開發(fā)過程的坡度變化規(guī)律和井與正洞之間的進(jìn)入坡度設(shè)定合理的施工方案。確定相關(guān)參數(shù)和變量時(shí)，參考孔內(nèi)圍巖的等級(jí)和完整性，采用相應(yīng)的支持加強(qiáng)方式。西鐵車2號(hào)隧道斜井與正洞在DK1080+356處相交，洞內(nèi)圍巖類型主要為弱風(fēng)化頁巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，圍巖較破碎，可觀察其結(jié)構(gòu)的完整性和一體性。斜井挖掘過程中，通常采用雙車道輔助坑完成運(yùn)輸，根據(jù)施工規(guī)模的大小和隧道的總長度確定空白尺寸[1]。

在斜井與正洞的十字路口單獨(dú)設(shè)置排放地下水的溝槽，確保挖掘期間工地干燥。開展斜井與正孔交叉處的圍巖支護(hù)工序時(shí)，應(yīng)根據(jù)圍巖等級(jí)制訂相應(yīng)的支護(hù)方案，確定支護(hù)總體長度。支撐時(shí)，應(yīng)綜合應(yīng)用格柵鋼架、錨支撐等方式加強(qiáng)圍巖強(qiáng)度。施工開始后，要注意開口附近原始地形的變化，及時(shí)觀察地下水位的變化規(guī)律。一般的井進(jìn)入正洞挖掘方式，在井口側(cè)仰坡邊緣線5m以外的位置設(shè)置切斷溝，確保具有一定傾斜角度的反坡，防止洞外的水倒入內(nèi)部。除了按照圖紙施工外，在隧道挖掘推進(jìn)過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整支持方案和施工技術(shù)，以安全施工為首要原則[2]。

2施工方案與支護(hù)加強(qiáng)方式

2.1漸變段的施工與支護(hù)

在隧道開挖施工開始一段時(shí)間后，進(jìn)入斜井轉(zhuǎn)正洞階段時(shí)，考慮到需將斜井作為永久保留的救援通道，應(yīng)將斜井的相關(guān)參數(shù)和指標(biāo)與救援通道的硬性規(guī)定對比求同。其中，漸變段路面的標(biāo)高與電纜槽頂面的標(biāo)高應(yīng)保持一致。這樣既可以為施工車輛的通行提供便利，還可以在施工開挖線部分提升其準(zhǔn)確率。斜井的拱頂高度應(yīng)根據(jù)預(yù)先實(shí)地調(diào)查的結(jié)果和施工技術(shù)確定合理的數(shù)值，一般參照原始坡度小幅調(diào)整。在斜井與正洞開挖輪廓線交匯處可以適當(dāng)增加拱頂?shù)母叱蹋�并讓交匯點(diǎn)的開挖斷面處于便于施工的合適面積段，從而保證后續(xù)斜井與正洞交叉點(diǎn)附近的邊墻能夠采用合適的支護(hù)方案。在實(shí)際的支護(hù)施工過程中，除開應(yīng)用特定規(guī)格型鋼制做的加固門架外，還可以安裝單個(gè)中空錨進(jìn)一步加固。需要注意的是，錨桿周圍必須使用4根以上的鎖腳錨來鎖定門架。只有經(jīng)過以上操作，才能噴射混凝土，將門架兩側(cè)與口罩體之間形成的間隙填補(bǔ)牢固，保證支撐結(jié)構(gòu)的整體牢固性。

2.2斜井轉(zhuǎn)正孔施工和支撐方案

進(jìn)入施工階段，按圍巖類型、等級(jí)制定的支撐方案按步驟施工。具體應(yīng)參照隧道挖掘方案制定的挖掘截面尺寸選擇合適的開發(fā)方法。例如，挖掘截面的高度在10m以下，寬度在15m以下時(shí)，可以采用三臺(tái)階法進(jìn)行挖掘工程。也就是說，通過設(shè)置上、中、下三個(gè)位置的高差階段，用不同的開發(fā)方法共同完成施工任務(wù)。其中，上樓梯的挖掘支護(hù)采用斜井內(nèi)門架頂部的交匯處向正孔延伸，在正孔中線位置附近設(shè)計(jì)預(yù)先制定的標(biāo)高。這里應(yīng)預(yù)留約15cm的預(yù)沉降空間[3]。然后在正孔十字路口的位置采用異形拱形支撐的方式，通過指定規(guī)格的異形拱形支撐，在正孔中線左側(cè)附近完成支撐，另一端靠近門的位置直接焊接在門上，構(gòu)成一體化的強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。

此時(shí)，正孔一側(cè)的鋼結(jié)構(gòu)接頭可以選擇4根以上的鎖腳錨固管固定，同時(shí)加固空心錨固，使整個(gè)正孔內(nèi)部的拱形架穩(wěn)定。具體的斷面挖掘工程操作可以根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需求和現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化和調(diào)整。完成以上一系列操作后，可沿垂直方向繼續(xù)向正洞方向施工，開始右側(cè)上導(dǎo)坑的支護(hù)作業(yè)，同樣選用豎向鋼架支撐加固。這里特別需要強(qiáng)調(diào)的是如果施工初始階段正洞支護(hù)時(shí)采用的是短進(jìn)尺的開挖方式，應(yīng)該通過后期加強(qiáng)支護(hù)和定期測量的方式彌補(bǔ)其設(shè)計(jì)的不足。一般的挖掘尺寸最好控制在2m左右。挖掘結(jié)束后，應(yīng)立即用混凝土密封施工作業(yè)面，也可以利用臨時(shí)錨桿發(fā)揮輔助固定作用。挖到正孔右側(cè)輪廓線附近時(shí)，可拆下臨時(shí)設(shè)置的垂直鋼架支撐，依次繼續(xù)挖到深處。

隨著挖掘位置的深入，必須立即安裝輔助異形拱門，確保施工全過程圍巖的穩(wěn)定性[4]。進(jìn)入正洞施工階段后，分階段支持垂直高度的3個(gè)階段施工。樓梯支撐完成后，沿隧道終點(diǎn)方向再次擴(kuò)大樓梯，建立平臺(tái)作業(yè)面。另一方面，從斜井進(jìn)入正孔，向隧道的起點(diǎn)方向挖掘，擴(kuò)大工作面的大小。只有在雙向上臺(tái)階部分進(jìn)行約20m的支護(hù)后，可以開始挖正洞下臺(tái)階。從整體來說，必須先完成各部分臺(tái)階段的施工，逐步構(gòu)建起隧道主體掘進(jìn)施工的理想環(huán)境和條件。由于實(shí)際施工可能受地質(zhì)條件的影響，不能用仰拱支撐，為了在穩(wěn)定圍巖的同時(shí)保持巖面的完整性，需要追加橫向支撐的型鋼構(gòu)件，噴射混凝土進(jìn)行密封處理，使圍巖的整體結(jié)構(gòu)受力均勻。

2.3斜井進(jìn)入正孔的支護(hù)加固工程

在隧道工程建設(shè)過程中，如果采用斜井進(jìn)入正孔的工程方式，則需要用型鋼門架有效加固支護(hù)工程面。斜井的挖掘到達(dá)門架附近時(shí)，必須在斜井與正洞的交叉處挖掘出足夠的工作空間，在支撐多個(gè)并聯(lián)型鋼門架的同時(shí)，在其上部焊接固定型鋼梁和柱子，為正洞挖掘所需的鋼架提供落腳固定點(diǎn)，構(gòu)成穩(wěn)定的三維受力結(jié)構(gòu)。臨時(shí)仰拱需要在斜井門檻鋼架的基礎(chǔ)上用混凝土構(gòu)筑。

2.4施工工序及關(guān)鍵點(diǎn)

當(dāng)斜井施工進(jìn)行到與正洞相交的位置時(shí)，應(yīng)在斜井地面的基礎(chǔ)上逐步降低并形成一定的坡度，完成2個(gè)部分的系統(tǒng)銜接。在開挖路程附近增設(shè)鋼架拱腳，并繼續(xù)掘進(jìn)斜井達(dá)到正洞開挖輪廓線附近后，要在這一位置安裝結(jié)構(gòu)加強(qiáng)環(huán)，還需一并對操作面進(jìn)行封閉支撐。在斜井與正洞的交匯處，考慮到頂部圍巖和頂板支護(hù)穩(wěn)定性等相關(guān)因素，應(yīng)采取棚洞加固等保守的方式。進(jìn)入正洞施工后，首先開始施工上部階段，按先上、后中、下的順序進(jìn)行。上層臺(tái)階高度可設(shè)置在3.5m左右。當(dāng)上層臺(tái)階初期支護(hù)完畢后方可進(jìn)行中部和下部臺(tái)階的開挖施工[5]。在掘進(jìn)過程中選用的開挖方式和支護(hù)施工的技術(shù)要求要參照以往的施工經(jīng)驗(yàn)做保守的預(yù)估，使上部、中部和下部的臺(tái)階在結(jié)構(gòu)應(yīng)力等方面一致，保證整個(gè)掘進(jìn)面的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。

2.5施工流程注意事項(xiàng)

施工前，首先要確定項(xiàng)目所在地的地質(zhì)環(huán)境是否允許采用斜井入正孔的施工方案。圍巖質(zhì)地柔軟或有特殊柔軟的土圍巖層，需要另行制定特殊方案進(jìn)行施工。斜井進(jìn)入正孔的斜井內(nèi)部架設(shè)的門架不僅可以支撐斜井部分的挖掘，還可以在與正孔的交匯處建立更穩(wěn)定的力學(xué)結(jié)構(gòu)模型，同時(shí)傳遞正孔鋼架承受的負(fù)荷。相應(yīng)的門架施工過程也要保證剛度和強(qiáng)度足夠。此外，在圍巖測量階段，需要根據(jù)隧道開發(fā)的進(jìn)度實(shí)時(shí)收集和分析孔頂設(shè)置的地表監(jiān)測點(diǎn)的沉降數(shù)據(jù)，避免地下大幅度挖掘活動(dòng)對當(dāng)?shù)氐氐刭|(zhì)環(huán)境造成很大變化，帶來施工風(fēng)險(xiǎn)。斜井頂部的開槽寬度應(yīng)根據(jù)施工方案設(shè)置的斜井寬度設(shè)置，通常設(shè)置在2m~3m。上樓梯的拱裝完畢后，可轉(zhuǎn)向后續(xù)挖掘作業(yè)，轉(zhuǎn)換點(diǎn)位置低時(shí)，需要注意相應(yīng)的排水問題[6]。

正洞挖掘工程到達(dá)后，首先確定十字路口內(nèi)部長距離的方向，在距十字路口約5m的位置在線路中心設(shè)置蓄水井，暫時(shí)容納和收集斜井口的抽水排水。另外，為了防止意外滲水事故，必須事先制定排水應(yīng)急預(yù)案，同時(shí)排水供電系統(tǒng)采用雙路供電方案，提高特殊情況下的處理能力。在上下樓梯的位置轉(zhuǎn)換點(diǎn)上，正洞挖掘的上樓梯離小里程的方向需要20m以上的極限值，上下樓梯的轉(zhuǎn)換完成后才能開始下樓梯的挖掘工程。下樓梯的施工拱門落地后，必須立即停止掌面的挖掘，轉(zhuǎn)變?yōu)檠龉暗氖┕ぁ＿@樣可以有效保護(hù)整個(gè)支撐面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，通過環(huán)狀結(jié)構(gòu)分擔(dān)壓力，保持支撐面的穩(wěn)定性。最后，在挖掘支護(hù)結(jié)束后的雙襯托車組裝過程中，盡量使用挖掘機(jī)配合模板起吊，襯托車的安裝選擇移動(dòng)臺(tái)車的骨架作為支撐。組裝后，需要在隧道兩側(cè)拱腰以上設(shè)置錨固桿固定，輔助錨固劑強(qiáng)化錨固桿與隧道側(cè)壁的連接部的結(jié)合強(qiáng)度。此外，錨桿尾部可統(tǒng)一制作彎鉤，便于后續(xù)施工中鋼模二襯臺(tái)車的吊裝和連接。

3結(jié)語

在隧道工程項(xiàng)目的施工建設(shè)中，采用斜井進(jìn)入正洞的施工方法不僅可以完成隧道的挖掘目標(biāo)，還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)安全避難通道的建設(shè)。施工中的安全問題和保證進(jìn)度的高效施工方法一直是相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員追求的技術(shù)突破點(diǎn)。本文詳細(xì)分析和解讀斜井進(jìn)入正洞施工作業(yè)流程的主要技術(shù)要點(diǎn)和操作步驟，為類似工程施工建設(shè)提供了參考依據(jù)。頂層施工時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)圍巖支撐，保證作業(yè)面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提前預(yù)防和使用型鋼支撐等方式，避免施工期間潛在的危險(xiǎn)因素。同時(shí)，也有助于隧道項(xiàng)目的施工質(zhì)量，為后續(xù)隧道主體的正洞施工和挖掘奠定了堅(jiān)實(shí)的施工基礎(chǔ)。