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山区软岩大跨大断面隧道撑索转换施工技术

文档作者：徐宏鹏文档来源：中铁十三局集团第二工程有限公司		点击数：	更新时间： 2025年11月13日
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2014年5月下
第43卷第10期
施工技术
CONSTRUCTl0N TECHNOLOGY
DOI：lO．7672／sgjs2014100123
山区软岩大跨大断面隧道撑索转换施工技术木
徐宏鹏
(中铁十三局集团第二工程有限公司，广东深圳518083)
【摘要】对大跨大断面隧道，特别是在浅埋且围岩地质条件较差的情况下，为保证施工过程中的安全，往往设置若
干临时支撑，待到施作二次衬砌前，拆除临时支撑工序成为影响围岩稳定与初支受力的重要环节。以乌蒙山2号
隧道出口四线车站隧道浅埋段为例，通过现场实际施工，对采用预应力锚索支护方法减小甚至消除拆撑带来的结
构体系受力转换风险进行了研究。
[关键词】隧道工程；软岩；铁路；支撑
【中图分类号】u455．49 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8498(2014)10旬123旬4
Construction of Support Replacement with Cable
in Large-span and Large—section Tunnel in
Mountain Area with Soft Rock
×u H0ngpeng
(孤e 2，Id E增ineeri增co．，厶d．矿t^e 13m口ure口u cro印矿傩i船Rni胁口，，，s^e，幽e玮，GⅡ口增d0增518083，c^in口)
Abstract：Temporar)r supports were genemlly applied in large cross-section tunnels，especially those t}lat
are shallowly buried and in poor geological conditions． Before the constmction of the final lining，
remoVing tlle temporary suppon becomes an imponant factor that afkcts the stability of the surrounding
mck stability and loading state of the primary support． Based on the four—line railway station tunnel
located in the exit section of the Wumeng Mountain second tunnel，the risk of using pre-stressed anchor
cables to replace the temporaIy support was studied．
Key wOrds：tunnels；soft rock；railways；suppons
O 引言
为适应我国经济和社会的快速发展，缓解运输
能力紧张、实现大能力快速运输，减少环境污染，进
入2l世纪后我国铁路建设高速发展。时速200km
及以上的客货共线铁路、250km／h城际铁路、
350km／h客运专线大量修建，部分已投入运营。随
着西部大开发战略的继续推进，受西南山区地形、
地质条件限制，在建及拟建的大部分铁路线路中，
隧道比重占线路总长的50％以上，部分段落隧道比
重达90％以上，大量车站不得不伸入隧道内，由于
已建成的基本为单线铁路，车站隧道大部分以双线
车站为主，部分为三线车站。近年来随着路网建设
向山区发展，西南地区以沪昆客专、云桂、成兰等为
代表的高标准铁路前期设计工作正在开展，由于受
}铁道部科技研究开发计划资助项目(20loG016-H)
[作者简介]徐宏鹏，工程师，E—mail：chinat叩man@163．co“
【收稿日期]2013_09．25
曲线半径大、地形地质条件复杂、环保要求高等多
种因素的制约，铁路沿线部分地段设站条件极为困
难。由于铁路标准为双线，四线车站隧道不可避免。
1 工程概况
乌蒙山2号隧道出口段四线车站隧道，是改建
铁路贵昆线六盘水至沾益段增建二线的重难点工
程。乌蒙山2号隧道中心里程为DK282+220，全长
12 260m，为全线最长的隧道，是全线的控制性工程。
该隧道位于六沾铁路贵州省境内。隧道出口段扒
挪块车站伸入隧道，DK287+778一DK288+350段
形成四线车站隧道，长572m；其中DK287十778一
+812段为双线隧道至四线隧道过渡段，长34m，
DK287+812一DK388+350段538m为四线隧道段。
最大开挖宽度达28．42m，最大开挖面积
为354．33m2。
洞身通过以泥岩、页岩夹砂岩为主的软岩地
层。四线隧道段地质纵断面如图1所示。
万方数据
124 施工技术第43卷
泥灰
山
石’
图1 四线车站段地质纵断面
2施工难点
传统软岩大断面隧道施工，通常采用设置临时
竖向支撑以缩小开挖跨度，设置临时横撑以降低开
挖高度，从而实现软岩隧道的安全开挖，但在临时
支撑拆除时，往往存在安全风险，支护结构易产生
变形甚至出现失稳坍塌。撑索转换就是在拆除隧
道内临时支撑之前，在临时支撑与支护结构的连接
点附近施加预应力锚索，通过预应力锚索的张拉，
将本应由临时支撑承受的力主动转换到锚索上，此
时，临时支撑受力大大降低或消失，从而降低或消
除拆撑风险，突破了传统软岩隧道施工中拆撑步
长、跳拆等的限制，使得拆撑容易且安全，具有较高
的灵活性。
3施工工艺流程
隧道掘进施工．+初期支护及临时支撑施工(钢
架应变计安装)一临时支撑受力监测一预应力锚索
施工_锚索张拉一临时支撑受力监测_+锚索锁定
或二次张拉后锁定一拆除临时支撑_÷下循环施工。
4复合双侧壁、撑索转换施工工法
4．1工法概述
本工程浅埋段(DK288+350一DK288+240)采
用复合双侧壁、撑索转换工法，如图2所示。该工法
是对新奥法理念的灵活应用。采用先开挖两侧底
部拱脚双侧壁导洞并在导洞内施工大拱座混凝土，
后开挖拱部两侧双侧壁导洞并将两侧拱部初期支
护的底脚置于大拱座之上，以减少或消除拱部初期
支护的下沉和收敛变形，后开挖拱部中间部分并将
拱部中间部分的初期支护与拱部两侧的初期支护
连接，进行拱部锚索施工并张拉后拆除拱部临时支
撑，再进行拱部二衬混凝土施工(最终与大拱座形
成整体共同受力)，再进行中下部核心土集中大方
量开挖，最后形成仰拱和填充。
1)超前支护DK288+344．5一DK288+309．5
段采用洞口进洞双层超前大管棚支护，DK288+
309．5—240段采用西75mm超前中管棚支护，中管
棚长8．0m，环向间距0．4m，拱部纵向每5．4m一环，
图2复合双侧壁、撑索转换工法示意
Fig．2 Composite sidewaU and support
repIacement with cable
边墙纵向每5．6m一环。
2)系统支护初期支护拱部设置Hw300型钢
钢架，间距O．6m，边墙设置120b钢架，间距0．8m；
系统锚杆拱部采用咖25mm中空注浆锚杆，边墙采
用咖22mm砂浆锚杆，锚杆长5m，间距0．8m×0．8m
(环×纵)；拱部设锚索加强支护，锚索长21m，纵向
间距1．2m，每环8根。
3)复合衬砌采用C25喷射混凝土进行初期
支护，拱部厚40cm，边墙厚27cm；拱部二衬采用C35
钢筋混凝土，厚度为110～125cm，边墙采用c35混
凝土，设置为大拱座形式。
4．2边墙施工
1)边墙部位双侧壁导坑①部施工施作
西75mm超前中管棚支护，中管棚长8．Om，环向间距
o．4m；开挖①部，每开挖循环控制在2．0m；施作①
部导坑周边的初期支护和临时支护。
2)边墙部位双侧壁导坑②部施工开挖②部，
②部与①部距离控制在5～8m；施作②部导坑周边
的初期支护和临时支护，即接腿施工，技术参数与
①部相同。
3)边墙部位大拱座混凝土Ⅲ施工处理初期
支护基面，补喷混凝土，使基面平整，无凸出物；铺
设边墙部位防水系统；两侧导洞开挖110m后(进口
V级浅埋段llom)，后退施工灌筑Ⅲ部边墙基础，一
次浇筑30m；大拱座顶部钢筋纵梁悬吊施工；用大拱
座衬砌台车浇筑边墙大拱座混凝土，台车长度
为9m。
4)边墙导洞内支撑施工在④，⑤部施工时，
需将①，②部临时支撑开槽，导致临时支撑失稳，为
此，采用斜撑加固临时支撑(见图3a)。
4．3拱部施工
万方数据
徐宏鹏：山区软岩大跨大断面隧道撑索转换施工技术
1)拱部侧壁导坑④，⑤部施工洞口段拱部利
用双层超前大管棚，其他段施作咖75mm超前中管
棚支护，中管棚长度为8．0m，环向间距O．4m；开挖
④，⑤部，每开挖循环控制在2．om；⑤部与④部掌子
面距离≤15m；施作④，⑤部导坑周边的初期支护和
临时支护。
2)拱部⑥，⑦部施工洞口段拱部利用双层超
前大管棚，其他段施作咖75mm超前中管棚支护，中
管棚长度为8．0m，环向间距o．4m；开挖⑥部，每开
挖循环控制在2．Om，⑥部与⑤部距离控制在30m
以内；施作⑥部拱部初期支护；开挖⑦部，⑦部与⑥
部距离控制在5m以内。
3)拱部锚索及临时支撑拆除施工DK288+
315一DK288+350段埋深30m，且有大管棚加强支
护，此段不施作锚索，其他段落均需施工拱部锚索。
首先对④，⑤，⑥部的锚索进行钻孔、锚索安装、注
浆、张拉、封锚；然后再根据监控量测情况，拆除拱
部临时钢架。
4)拱部二衬混凝土Ⅷ施工处理初期支护基
面，补喷混凝土，使基面平整，无凸出物；铺设拱部
防水系统；绑扎拱部二衬钢筋；对下部土体进行对
拉施工加固；为保证衬砌台车在基础面上的稳定，
在衬砌台车的3个行走装置下布设C25混凝土纵
梁；采用拱部全液压整体衬砌台车进行拱部二衬混
凝土Ⅷ的施工，台车长度为9m(见图3b)。
一一1～～
，7 、、
，，7 、、
瓤～-悠a边墙
＼＼＼ f，／
b拱部
图3边墙及拱部施工完成示意
Fig．3 Side wan and aI．ch part aner construction
4．4下部施工
1)⑨，⑩，⑩部开挖施工拱部衬砌施工完毕
后，衬砌成环，依次对⑨，⑩，⑩部进行开挖施工，每
部距离≥15m，能保证上导施工设备正常通行即可。
2)仰拱Ⅻ部及填充)(Ⅲ部施工仰拱及填充应
紧跟施工，仰拱距下导距离及填充与仰拱距离应控
制在5m以内。
5撑索转换关键技术
5．1 临时支撑
在侧壁导坑施工时，临时支撑是初期支护的临
时性支撑措施，与初期支护连接共同受力，是侧壁
导坑掘进安全的重要保障措施。临时支撑施工关
键要点如下。
1)钢架如果采用与侧壁导坑永久支护一样的
弧度，则结构整体受力较好，但与临时支撑相邻侧
的导坑开挖由于存在狭小区域，开挖难度较大，如
果不采用一定的弧度，则临时支撑承受侧压力的能
力减弱，结构的安全性受到影响，所以经过现场试
验，采用上弯下直的临时支护钢架。
2)为确保临时支撑受力均匀，临时支护喷射混
凝土应密实，厚度达到设计要求，临时支护背后不
得出现空洞。
为便于临时支护的拆除，在工字钢临时支撑与
永久支护的连接点处少喷或不喷，此处临时钢架的
连接螺栓需要保护，确保螺栓拆除方便；在纵向5m
处临时支撑喷射混凝土及纵向连接筋建议断开，利
于一次拆除临时支护长度的控制。
3)为了临时支撑的拆除方便，临时支撑与永久
支护的连接点采用螺栓在下、螺母在上的栓接连接
方式。
4)临时支撑底部必须置于坚实的基础之上，不
得悬空。可垫设槽钢，并用锁脚锚杆或锁脚锚管
固定。
5)临时支撑钢架及喷射混凝土内需埋设传感
器，实时监测，测量数据是判断临时支撑安全与否
和指导拆除临时支撑的依据。
5．2撑索转换
撑索转换的实施是通过锚索张拉，体系受力由
临时支撑转换到锚索上的过程。体系转换的成功
与否，与锚索的施工质量及锚索承受拉力的能力
有关。
锚索设计拉力为500kN，通过开展软岩条件下
隧道内锚索竖直向上施工关键技术研究，锚索的实
际拉力均能达到或超过设计拉力。实际施工时，通
过对临时支撑的受力监测计算，锚索设计拉力有较
大的富余，可保证拆撑安全。
5．3临时支撑拆除
传统软岩大跨隧道施工时，临时支撑的拆除，
一般是根据力平衡转换原理建立拆撑计算模式，并
对大跨度隧道临时支撑拆除过程中初支结构内力
及变化规律进行了分析，然后确定拆撑顺序及纵向
万方数据
126 施工技术第43卷
一次性拆撑长度。但由于地下工程围岩的多变性
和受力计算的不确定性，经常在拆撑时出现支护结
构变形等危害。
撑索转换后，隧道的支护结构与锚索构成联合
支护体系，临时支撑的受力大大降低甚至消失，拆
撑风险极大的降低。经过多次试验及施工检验，拆
撑时需具备以下条件。
1)拆撑必须在锚索张拉完成并对临时支护受
力进行检测后，确定是否拆撑。
2)实际施工中，锚索张拉力在达到设计值时，
临时支护受力一般降低80％以上甚至消失，此时拆
撑安全。
3)如果锚索张拉力没有达到设计值，但相邻的
锚索张拉力达到设计值，并且检测临时支护受力降
低70％以上时，也可以进行拆撑。
4)如果锚索张拉力已经达到设计值，但检测临
时支护受力降低很小，达不到70％以上时，一般采
取锚索二次张拉，将锚索张拉力提高50％，然后检
测临时支护受力情况确定是否进行拆撑。
5)如果锚索张拉已经完成，并进行了二次张
拉，或锚索出现破坏，而临时支护经检测受力降低
很小时，此时需要增加锚索，张拉后方可拆撑。
6)拆撑必须在临时支撑两侧的锚索均施工完
成后进行。
6拆撑的风险识别及应急预案
6．1拆撑的风险识别
6．1．1第一类风险
拆撑的第一类风险是体系受力转换后支护结
构出现有害变形甚至失稳。
识别这类风险的办法是建立监测系统，一般是
拱顶下沉、洞周收敛及结构内力监测。
在撑索转换工法中，经过监测拆撑后拱顶下
沉、洞周收敛，然后进行分析，确定变形趋势是否收
敛，并监测结构内力是否超出屈服临界值进行判断
结构的风险。
在乌蒙山2号隧道出口四线大跨实际施工中，
撑索转换完成后，未发现拱顶下沉、洞周收敛及结
构内力异常，风险控制良好，施工安全可控。
6．1．2第二类风险
拆撑的第二类风险是群锚效应。由于拱部锚
索众多，必须考虑软岩条件下的群锚效应及其可
靠性。
群锚施工时，锚索的锚固段位于拱顶一定高度
范围内，致使锚固区受力集中，整体安全度降低，其
不良后果是整体锚固失效。识别这类风险的办法
是监测锚索受力的变化及围岩松动圈的变化，并经
计算综合分析评估这类风险。
在乌蒙山2号隧道出口四线大跨实际施工中，
撑索转换完成后，锚索受力的变化及围岩松动圈的
变化均在预期内，围岩锚固区结构面稳定。
6．2拆撑应急预案
1)建立应急救援响应体系并进行演练。
2)按照应急体系要求进行物资、设备的储备并
确保其有效使用。
3)在拆撑进行时，如支护体系因受力出现开
裂、变形等紧急情况时，应采取如下应急预案。①
拆撑立即停止，人员设备撤出，并观察支护体系的
变化发展；②在安全的情况下，立即采取恢复钢支
撑措施，必要的情况下复喷混凝土；③密切监测变
形的发展；④召开专题会议，分析此类情况出现的
原因，确定进一步增加锚索等加固措施；⑤加固措
施实施并评估安全后重新拆撑。
7现场实施效果
现场实测拆撑前后的拱顶沉降、初期支护应力
应变变化幅度很小，均控制在10％以内，撑索转换
取得了较好的效果，大大增加了一次拆撑长度，提
高了施工自由度，加快了施工进度。
8 结语
1)在超大断面隧道施工中，撑索转换实现了临
时支撑的安全拆除，使得拱部成拱以后可以将临时
支撑全部拆除，为后续施工提供了较大的工作面。
2)撑索转换工法的成功彻底突破了传统软岩
隧道施工中拆撑步长、跳拆等的限制，使得拆撑容
易且安全，具有较高的灵活性，也为临时支撑形式
的选择提供了较大空间。
参考文献：
[1] 雷震宇，周顺华．浅埋大跨度隧道临时支撑的拆除分析[J]．
工程力学，2006，23(9)：120-124．
[2] 雷震宇，郭庆海，周顺华．大跨度浅埋暗挖隧道拆撑的数值
模拟[J]．地下空间与工程学报，2005，l(2)：237．241．
[3] 谢东武，丁文其，严宗雪，等．特大断面公路隧道I临时支撑的
作用分析[J]／／中国土木工程学会第十二届年会暨隧道及地
下工程分会第十四届年会论文集，2006．
[4] 刘祥恒，钟良红．厦深铁路黎屏山隧道施工技术[J]．施工技
术，2010，39(6)：24-27．
[5] 中铁二局集团有限公司．TBl0204—2002铁路隧道施工规范
f S]．北京：中国铁道出版社．2002．

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