1 工程概况
大盘山隧道分为左、右2条分离式隧道，右线隧道全长为8678m，其中台州段长为6942m，绍兴段长为1736m；左线隧道全长为8640m，台州段长为6881m，绍兴段长为1759m，隧道采用双洞单向行车道形式。该隧道设计有2座竖井和1座斜井，为保证施工进度、缩短工期、开拓施工作业面，通过斜井进入右线隧道，再从车行横通道进入左线隧道，达到增加4个施工作业面的要求。大盘山开挖工作面如图1所示。斜井长为1498m，综合坡率为9.99%。斜井中线与隧道右线正洞线路斜交，相交角度为66°35′08″，斜井中线与右线隧道相交于K116+842.768。采用汽车无轨运输方式进行隧道出渣。
图1 大盘山开挖工作面图
2 施工方案
2.1 斜井靠近与正洞交叉口段处开挖及支护
施工前对交叉口段范围内进行地质勘察，采用开挖面地质素描、TSP202地震反射法探明该部分围岩主要为灰色～中风化凝灰岩，围岩较完整且结构较为稳定，裂隙较少发育，该处围岩等级为Ⅲ级，斜井与正洞交叉部位，受力复杂，极易出现坍塌、掉块、岩爆等风险，因此在斜井距正洞10m范围内，开挖方法采用二台阶法。为了减少对围岩的扰动，采用人工作业，YT28手持风钻钻孔，光面控制爆破施工工艺。斜井循环进尺长为3m。
支护方式采用型号为I18工字钢进行支护，榀距为80cm，采用焊接φ22mm螺纹钢筋进行榀与榀之间的连接，间距为80cm。工字钢在现场分单元进行拼装，各单元由工字钢连接板焊接成型，单元间由4个M22螺栓连接。工字钢拱脚部位坐落的基岩应平整坚实，为了防止拱架的下沉，在拱脚的两侧各设置2根长为5m的φ22mm螺纹钢作为锁脚锚杆，采用砂浆进行填充。原拱架垂直于斜井轴线，而斜井与主洞斜交，为确保斜井最后一榀拱架与主洞轴线平行，因此对最后5榀钢架进行调整，斜井拱架每榀间距左侧调整为1.45m，右侧间距为0.8m。
系统锚杆采用长为3m的φ22mm钢筋砂浆锚杆，纵横间距为80cm×120cm，梅花形布置。系统锚杆施工完成后，挂A6钢筋焊接网，间距20cm×20cm，喷射混凝土，厚度为24cm，混凝土强度为C25。斜井支护平面图如图2所示。
图2 斜井支护平面图
2.2 斜井与正洞交叉口处加强支撑环安装
斜井施工至隧道正洞开挖轮廓线处时，为消除正洞挑顶施工的安全隐患以及正洞的初期支护提供一个稳定的落脚平台，需要在斜井紧贴正洞开挖轮廓线位置处架设1个与隧道正洞中心线平行的加强钢架支撑环。如图3所示，交叉口处加强支撑构造采用门式框架，该构造高为7.12m，宽为9.74m，沿加强支撑环高度方向及上导洞方向开挖适当距离，为横梁的安装提供作业面。加强支撑环采用双榀I18型钢，2榀I18型钢焊接，增加钢架的抗剪能力，在加强支撑环安装完成后，在其上部安装2榀横梁作为正洞初期支护拱架的落脚平台，落脚平台与正洞拱架采用连接板焊接成型，横梁采用I18型钢；横梁与加强支撑环之间的间隙采用I18的型钢进行连接，该竖向支撑梁的间距与隧道正洞初期支护拱架间距相同，竖向支撑梁之间湿喷强度等级为C25的混凝土。加强钢架支撑环拱脚每侧设置4根长为5m的φ22mm螺纹钢筋作为砂浆锚杆，施作完成后，喷射混凝土加强牢固性。
图3 交叉口处加强支撑构造图
2.3 隧道正洞挑顶及支护
隧道斜井施工以及加强钢架支撑环安装完成后，沿着垂直于隧道中心线方向进行正洞上导洞的挑顶施工。超前地质预报显示隧道正洞围岩等级为Ⅲ级，开挖时按“小进尺，弱爆破，强支护，快封闭”[1]的施工原则，斜井进入右线隧道时，避免因应力调整及释放过程中产生塌方的危险，采用单层L=5m的φ42mm（壁厚6mm）注浆小导管作超前支护。正洞导洞开挖采用二台阶法，采用人工钻孔弱爆破，循环进尺为2m作为1个施工单元，以12%的向上坡率进行正洞掘进。该单元开挖进尺完成后，安装型号为I18的工字钢作为正洞初期支护钢拱架，该拱架榀距为60cm，榀之间焊接φ22mm螺纹钢筋加强整体性，环向布置间距为0.8m。正洞钢拱架一端坐落于加强钢架支撑环的横梁上，焊接时保证焊缝饱满，无裂纹。在平行于正洞中心线方向上，对该单元内初期支护钢拱架进行临时支撑，设置型号为I18的临时棚撑，榀间距依据围岩的稳定状态采用80cm，在拱脚以上30cm处每侧设置2根长为5m的φ42mm锁脚锚管。系统锚杆采用φ25mm×5mm先锚后灌中空注浆锚杆，长为3m，锚杆纵向间距为80cm，横向间距为120cm，呈梅花形布置，挂设A6定型钢筋焊接网。上述工序完成后，对该单元进行混凝土喷射厚20cm的C25混凝土。按照以上工序进行下一单元施工，直至完成正洞上导洞的初期支护[2]。在向隧道正洞工序转换之前，通过监控量测掌握隧道应力变化的动态信息。当围岩稳定以及初期支护强度满足要求后，拆除临时棚撑，对初期支护进行复喷进行找补。斜井进正洞立面图如图4所示。
图4 斜井进正洞立面图
2.4 正洞台阶法施工及支护
隧道正洞交叉口上导洞开挖支护全部完成后，开始向绍兴及台州双向进行掘进，开挖方法为二台阶法，从上导洞每侧向正洞掘进的10m范围内为支护加强段，支护形式I18型钢拱架，榀间距为80cm，连接形式采用φ22mm螺纹钢筋进行连接，环向间距为80cm，系统锚杆及钢筋网施工参数与上导洞相同。湿喷不小于20cm厚C25混凝土。加强段支护平面图如图5所示。当每侧向隧道正洞掘进长度大于10m时，开始对下导坑的开挖支护工作，尽快完成主线支护封闭[3]；当向绍兴段掘进长度大于30m时，封闭掌子面，进行全断面模板衬砌台车的组装，开展对绍兴方向二次衬砌的施工，保证二次衬砌到掌子面的安全步距，为右线隧道从车行横通道进入左线隧道开拓工作面提供保障。
图5 正洞导洞两侧加强段支护平面图
3 施工要点
3.1 围岩变形观测
斜井与隧道正洞交叉口段的围岩等级为Ⅲ级，但该处受力结构复杂，支护结构变形位移较大，结合交叉口段作为斜井施工通行的唯一通道，在工程实施期间（约1.5年）均无法施作二次衬砌的实际，交叉口处的结构稳定是大盘山隧道安全施工及按期贯通的先决条件，充分分析交叉口段围岩应力在自然状态下、隧道主体上导洞开挖以及下导洞开挖过程中存在的应力分布，做好对交叉口段正洞导洞的监控量测，使监控量测的数据在施工过程中能够及时对支护施工参数进行调整，保证整个洞段在施工中的安全。根据图纸及设计要求，在交叉口段隧道正洞设置1个拱顶监测点，2个净空收敛监测线[4]，布置如图6所示。
图6 台阶法位移监测点布置图
根据图7显示，隧道交叉口段正洞导洞拱顶沉降开始时沉降量较大，但是在5d后拱顶沉降趋于稳定，在正洞导洞下台阶施工中，拱顶出现较大沉降，但5d以后逐渐趋于稳定。曲线图呈现二台阶的形状，拱顶累计沉降量为8.2mm。
图7 拱顶沉降累计曲线图
从图8曲线图得知，a测线累计收敛量曲线的形态与拱顶沉降累计曲线形态基本相同，上台阶a测线的累计收敛量为8mm。b测线为下台阶的收敛线，该部位的收敛线位移速率刚开始较大，5d后变形速率逐渐降低平稳，最终b测线的累计收敛量为4.69mm。从监测的结果表明，采用的挑顶施工方法能够有效地降低交叉口段的变形，使支护结构处于稳定状态，为后续的施工提供安全保障。
图8 周边收敛累计曲线图
3.2 斜井交叉口通风与排水
3.2.1 排水系统
斜井隧道高差达164.678m，采用分级反坡排水，斜井在施工过程中，将固定泵站设置于斜井纵坡平台[5]，斜井在进入主洞后在右线右侧设置井底泵站一处，左、右线沿绍兴方向施工采用顺坡排水方式排水，沿台州方向施工采用反坡排水的方式。
3.2.2 通风系统
施工通风采用压入式通风，洞外通风机设置于距离洞口25m处，通风管道沿斜井拱顶悬挂敷设，风带口敷设至距离掌子面30～50m。通风分为2个阶段：第一阶段，斜井开挖至交叉口处，洞外配备1台2×55kW的轴流风机+1.5m的软风管；第二阶段，进入正洞施工后，配备2台轴流风机+1.8m的软风管，洞内根据需要向左右线绍兴及台州方向各作业面分支布置1.5m的软风管，通风方式采用压入式。
4 结语
大盘山隧道斜井与正洞交叉口段的施工，通过斜井采用台阶法进行掘进以及工字钢支护；设置加强支撑作为正洞导洞钢拱架的支座，正洞导洞分单元安装钢拱架及I18临时棚撑，正洞台阶法开挖及加强段支护的顺序进行施工。加强通风排水系统的建设，对围岩变形位移大的断面进行监测。大盘山隧道从斜井交叉口段开始施工，到挑顶进入隧道正洞进行施工只用了27d，且拱顶沉降以及水平收敛累计值控制在±100mm范围内。证明该方案是安全有效的，为同类型工程提供参考。
摘自《上海隧道》