隧道地质围岩复杂多变，斜井与正洞交叉处三面凌空，受力复杂，特别是在地质围岩差的地段，施工时容易造成坍塌，影响工期[1-2]。本文结合榆社隧道2#斜井实际情况，针对交叉口在软弱围岩段斜井安全进正洞并形成开挖面，提出横向棚洞法施工技术，为类似隧道施工提供参考。1工程概况太焦高铁榆社隧道位于山西省晋中市榆社县辉教村，榆社隧道施工工艺要求高、总体施工难度大，是本标段的重难点工程。本隧道设置3座施工斜井，其中2号斜井位于隧道中心，斜井长968 m，为双车道无轨运输形式，斜井内坡段最大坡度8%，综合坡度7.21%。与正洞相交里程为DK76+500，斜井与正洞线路夹角58°，交叉口处地质条件复杂，围岩破碎易坍塌掉块，有裂隙水，最大埋深106 m。正洞DK76+470~DK76+530段原设计为Ⅲ级围岩，按Ⅳ级衬砌类型加强支护，坡度15‰，下坡。榆社隧道2#斜井与正洞平面如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.040.F001图1榆社隧道2#斜井与主洞平面2斜井进主洞施工方案2.1交叉口水文、地质情况交叉口处原设计围岩为弱风化砂岩加薄层泥岩、泥质砂岩[3-5]。砂岩岩质较硬，泥质胶结，中厚层状；泥质砂岩岩质较软，中薄层状；围岩节理裂隙发育，岩体破碎呈泥夹层，遇水容易脱落掉块。地下水以裂隙水为主，正常涌水量1 065.08 m3/d，最大涌水量2 691.86 m3/d，地下水位随季节变化显著，主要排泄方式为人工开采潜流形式排泄，山岭区域部分以泉眼的形式露出。现场通过超前地质预报探明2斜0+30~2斜0+00段岩体波速变化较大，推测该段围岩节理裂隙发育，岩体破碎。根据泊松比值推测该段地下水弱发育，掌子面围岩以渗水为主，局部洞段呈小股状线状流水，确定交叉口段围岩情况与设计图纸不符，原设计为Ⅲ级围岩，按Ⅳ级衬砌类型加强支护。通过业主、设计院、监理现场实际考察确认，2斜0+30~斜0+00段和正洞DK76+470~DK76+530段调整为Ⅴ级围岩，按Ⅴ级衬砌类型加强支护。通过地质情况、围岩变化、地下水和设计资料综合对比分析，决定采用横向棚洞法进行挑顶施工。该施工方法可以提高施工效率，节约工期，减少施工成本，减小正洞洞顶支护工程难度，降低施工风险，保证施工安全等[6]。施工时做临时支护和初期支护后正洞环向拱架接至斜井门架，使三岔口形成新的受力体系，控制围岩变形及塌方、掉块等现象，保证施工安全，同时取得优良的工程效果。2.2施工程序斜井开挖支护至正洞边缘，面向垂直正洞中线方向采取横向棚洞进入正洞，棚洞向上爬坡开挖至正洞中线处，拱顶高程达到正洞开挖轮廓线外且需考虑预留变形量，再向前以平坡开挖至正洞左侧上台阶拱脚处，进行棚洞内正洞初期支护，完成后上台阶向正洞小里程方向按设计断面进行开挖支护，掘进15 m后封闭掌子面进行大里程方向上台阶开挖支护，待上台阶拉开距离后进行中台阶、下台阶开挖支护，顺利完成从斜井到正洞施工转换。2.3斜0+30~交叉口处斜井施工斜井和正洞不是正交，正洞拱架与斜井拱架需要垂直相交才能满足施工要求，斜井至交叉口段需使用异型拱架将斜井拱架调整至与正洞线路方向平行位置，使斜井掌子面过渡到与正洞右侧平行[7-8]。斜0+30~斜0+19段：根据地质预报和开挖面围岩变化情况确定Ⅴ级围岩需要加强支护。支护类型采用Ⅴ级围岩模筑衬砌，短台阶法开挖，双车道断面尺寸为750 cm（宽）×620 cm（高）。拱架采用I18型钢拱架，拱架外放5 cm，间距1 m/榀。拱部采用Φ22 mm组合中空锚杆，边墙采用Φ22 mm砂浆锚杆，布置方式为1.2×1.2（环向×纵向），喷射C25混凝土厚度23 cm。斜0+19~斜0+11段：由于斜井与线路夹角为58°（与大里程夹角），需要将斜井拱架调整至与正洞线路方向平行。在斜井施工至斜0+19处时，通过10榀I18型钢异型拱架调整掌子面至与正洞线路方向平行，异型拱架左侧间距1 m，右侧0.45 m，满足交叉口门架及棚洞施工条件。异型拱架布置如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.040.F002图2异型拱架布置2.4交叉口加强环施工斜井与正洞相交地段处于复杂的三维受力状态，受力情况集中复杂，需要安全牢固的落脚平台，确保正洞的初期支护落在此平台上且保证正洞挑顶施工的顺利完成。对该处进行加强处理，需要设置加强环加强支护，为正洞拱架提供落脚平台，承受斜井、正洞交接处传递的荷载，同时增加该段正洞初期支护的锁脚锚管数量，防止拱架下沉。交叉口加强环施工要点：在斜井与正洞交接处设置加强环加强支护，加强环由3榀I25门型钢架并排用Φ22 mm螺纹钢焊接，宽0.6 m，保证挑顶施工的安全。在门架内增加一榀I18斜井弧形钢架加强支护，横梁与斜井弧形钢架之间的空隙，用I20型钢立柱短撑以间距60 cm从两侧对称焊接，分担门架受力，为正洞拱架提供支撑点。该处初期支护锁脚锚管由原来单侧2根增加到单侧不少于4根，长4.0 m，注水泥砂浆，并采用“L”形Φ22 mm螺纹钢与钢架焊接牢固，防止拱顶下沉。拱架安装后，该空隙用喷射混凝土回填密实，保证初期支护的平整度。门型拱架布置如图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.040.F003图3棚洞截面2.5棚洞施工面向斜井掌子面按垂直正洞走向逐步从斜井上台阶过渡到正洞上台阶，采用矩形断面短进尺开挖支护。棚洞以上坡方式开挖到正洞中线位置，再向前以平坡开挖至正洞左侧上台阶拱脚位置处，棚洞拱架要高于正洞开挖轮廓线，以免造成正洞初期支护欠挖。棚洞截面如图3所示。棚洞尺寸6.0 m×5.5 m（宽×高），拱架采用I18型钢，拱架间距1 m；拱架之间用Φ22 mm连接筋连接，环向间距1 m；拱顶铺设Φ8 mm钢筋网，两侧边墙不用铺设；拱顶施作Φ42 mm超前小导管，间距0.3 m。棚洞底部设置横向支撑，采用I18型钢，间距与棚洞拱架间距一致，设置4根Φ42 mm锁脚锚管。施工时应注意棚洞顶部钢架横梁超出正洞设计开挖轮廓线，以满足正洞开挖净空和预留变形量，避免造成正洞初期支护欠挖，正洞初期支护时棚洞顶部钢架横梁不再拆除。2.6正洞DK76+470~DK76+530段施工棚洞施工完毕后，安装棚洞内正洞初期支护钢架。斜井侧拱脚与横梁焊接在一起落脚于交叉口加强环横梁上，另一侧落在正洞上台阶拱脚处。棚洞内的正洞初期支护完成后，拆除棚洞小里程方向竖向临时支撑进行正洞上台阶开挖支护，掘进15 m后封闭掌子面进行大里程方向上台阶开挖支护。待上台阶拉开距离后，进行中台阶、下台阶开挖支护。大、小里程交替施工至空间满足条件后，两侧工作面可同时施工。开挖进尺控制在1榀拱架间距为宜，开挖后及时喷射混凝土，以封闭开挖面。DK76+470~DK76+530段以Ⅴ级围岩衬砌类型加强支护，加强段长60 m，大小里程方向各30 m。拱架采用Ⅰ20型钢拱架，纵向间距0.6 m；相邻钢架采用Φ22 mm螺纹钢连接筋连接，环向间距1 m；在钢架拱脚处施作Φ42 mm锁脚锚管6根，锁脚锚管长4 m；网片采用Φ8 mm钢筋网，网格间距20 cm×20 cm。超前小导管纵向每3榀钢架间距设置一环，每环54根，环向间距为33 cm，每根长4 m，纵向相邻两排的水平投影搭接长度不小于100 cm，外插角为10°~15°，喷射C25混凝土，喷射厚度28 cm。2.7正洞工作面的展开完成挑顶后，大、小里程方向的上台阶各施作15 m，两侧掌子面交替进行掘进。待两侧方向上台阶开挖完成60 m，下台阶完成45 m后停止掌子面施工，进行仰拱施工，在此作业面进行正洞台架、台车等工装的组装工作后正常施工。2.8监控量测交叉口围岩差受力复杂多变，开挖面积大，在施工过程中，初期支护易发生变形、位移，甚至发生坍塌危及隧道施工安全，因此需要做好监控量测、及时采集量测数据、随时观察围岩变化。监控量测点的布置应在开挖完成后立即进行，初始读数应在开挖后12 h内读取，最迟不得超过24 h，且在下一循环开挖前必须完成初始读数。洞内拱顶沉降观测点和两侧收敛观测点使用钢筋埋设与钢架中间，入岩长度不得小于50 cm，禁止焊接于钢架上，头部露出喷射混凝土外5 cm，端头焊接4 cm×4 cm钢板后在上面贴反光贴片。每日记录数据1~2次，及时将观测数据整理汇总作为下一步工作的依据。测点被破坏或有松动时，应及时补设或加固并重新测量初始数据后进行监测，累计变形量与之前累计量进行累加。3结语根据现场实际情况，榆社隧道2#斜井交叉口施工采用棚洞法进行挑顶施工，通过优化调整设计参数，采取加强支护等措施，顺利完成从斜井到正洞施工转换，从开始施工到完成挑顶作业用时7 d。棚洞法在软弱围岩隧道中使用，施工难度小，安全系数高，避免多次开挖造成围岩扰动，保证施工安全，取得了较好的效果，为同类条件的隧道施工提供了技术支撑和借鉴。