太平隧道礦山法區(qū)間擴挖施工關鍵技術

【摘 要】結合太平隧道擴挖實例，本文通過對擴挖施工關鍵技術的研究，突出了“水平擴挖”在施工中推廣應用的價值，以供類似工程參考。

【關鍵詞】隧道；擴挖；技術；研究

1 工程概況

穗莞深城際鐵路太平隧道全長14.49km，位于東莞市厚街、虎門鎮(zhèn)境內，沿莞太路敷設，地面分布有大量建（構）筑物。拱頂覆土厚度約10～20m，為厚度不均的可塑性粘土、中砂層及風化巖。洞身穿行于全、強、弱風化砂巖、含礫砂巖中，局部地段為燕山期中粗粒花崗巖，花崗巖與第三系含礫砂巖呈不整合接觸。屬典型城市地下隧道。

因技術標準變化，已完工的2240.8單線米隧道內輪廓已不能滿足新技術標準的要求，需對已施工隧道的初支進行破除然后擴挖至新的結構斷面。

2 擴挖結構

太平隧道礦山法區(qū)間擴挖施工的2240.8單線米隧道由四座豎井，十六個作業(yè)面承擔，單作業(yè)面最長擴挖長度為540m。擴挖段巖性為砂巖、含礫砂巖，圍巖等級為Ⅲ～Ⅵ級，共10種擴挖斷面結構，本文就難度大、風險高的兩種擴挖斷面進行闡述。

2.1 Ⅴ級圍巖標準段擴挖至下錨段

原Ⅴ級圍巖標準段采取φ22格柵鋼架，間距0.6m。超前支護采用拱部120°范圍內φ42 L=4.0m的超前小導管。邊墻設3.5m長的砂漿錨桿，掛網錨噴支護，初支厚度0.3m。

拱部擴挖最大值1.903m，隧底擴挖最大值約0.3m，邊墻擴挖0.8～1.2m，每延米擴挖約25.3m3土石方。

2.2 Ⅳ級圍巖標準段擴挖至盾構通過段

Ⅳ級圍巖標準段采取φ22格柵鋼架，間距0.6m。超前支護采用拱部120°范圍內φ42 L=4.0m的超前小導管。邊墻設3.0m長的砂漿錨桿，掛網錨噴支護，初支厚度0.25m。

拱部擴挖最大值2.81m，隧底擴挖最大值2.01m，邊墻擴挖2.56～3.04m。

3 擴挖施工

3.1 擴挖施工方案

礦山法隧道擴挖施工就其本質是一個預加固、拆除、擴挖、受力轉換作業(yè)的過程。其中預加固在擴挖施工中至關重要，它決定了后續(xù)工序實施的條件。

擴挖施工必然對圍巖再次造成擾動或破壞，在擴挖施工前需對擴挖范圍及應力拱一定范圍內的土體進行預加固，以達到止水及加固土體的作用。常見的預加固措施主要有超前錨桿、超前小導管、徑向注漿、管棚支護、帷幕工法、水平旋噴樁、凍結管施工。根據(jù)本工程實際情況，并綜合考慮洞內施工條件、加固目的層、工程造價、工期因素，選擇徑向注漿方案。

注漿孔按梅花型布置，環(huán)向間距0.65～0.75m，縱向間距1.7m，孔深至擴挖輪廓線以外3.0m，孔口管長度根據(jù)圍巖情況確定。漿液采用純水泥（個別富水段落，采用雙液漿），水灰比1：1，注漿壓力按擬加處靜水壓力加上0.5～1.0Mpa確定。典型擴挖斷面徑向注漿斷面圖如圖所示。

3.2 擴挖施工步驟

隧道的擴挖必定涉及到結構的受力轉換，因此擴挖的施工步驟由不同結構受力的特點所決定。隧道的斷面由拱組成，因此隧道受力即是拱結構的受力。

土體給隧道斷面的壓力，對于拱結構來說是分布徑向力，此時對拱結構受力的分析可根據(jù)力法公式進行：

δ11X1+Δ1p=0

在拱結構受徑向力的體系中：

=

可根據(jù)上述兩式，計算得拱部任意截面所承受的彎矩和軸力，最終求出X1，即為拱角水平推力。因此可根據(jù)拱結構受力特點，即拱結構可以將豎向力轉化為水平力的特點，確定施工基本步驟：首先破除拱部初支，進行拱部擴挖；此時隧道拱部所受的徑向力轉化為水平力，此水平力可由鎖腳錨桿和邊墻所抵抗。其次進行邊墻的擴挖，此時徑向力轉化的水平力由鎖腳錨桿和仰拱抵抗。最后進行仰拱擴挖。

故詳細的施工步驟為：

預注漿→架設開挖臺車→破除拱部初支混凝土→拱部水平擴挖至外輪廓線→拱部初支施工→破除邊墻初支并擴挖至外輪廓→邊墻初支施工→破除仰拱初支擴挖至外輪廓→仰拱初支施工。

4 擴挖施工措施要點

4.1 擴挖施工前，必須打設檢查孔檢查徑向注漿效果，當檢查孔最多只有滴水（不成線）且滲水量不大于2L/d時，則判斷注漿達到效果，否則應進行補充注漿。

4.2 擴挖遵循水平擴挖的原則，盡量減少挑頂、跳槽施工，合理規(guī)劃工作面和逃生通道。

4.3 Ⅲ、Ⅳ級圍巖原初期支護原則按不超過2榀格柵的長度拆除；Ⅴ、Ⅵ級圍巖原初期支護原則上應逐榀拆除，逐榀擴挖，做好鎖角錨管施工，及時封閉擴挖后的初支。

4.4 Ⅲ、Ⅳ級圍巖水平單方向擴挖采用臺階法，臺階長度根據(jù)揭示后的圍巖情況綜合現(xiàn)場情況確定；Ⅴ、Ⅵ級圍巖順序依次拆除拱部初支并擴挖、施工擴挖斷面拱部初支、拆除原邊墻初支并擴挖、施工擴挖斷面邊墻初支、拆除原仰拱初支并擴挖、施工擴挖斷面仰拱初支。

4.5 Ⅴ、Ⅵ級圍巖可根據(jù)揭示的掌子面情況，酌情增設超前小導管，以策安全。

4.6 鑒于隧道擴挖施工的風險，初期支護需達到設計強度的75%，方可進行相鄰循環(huán)段的拆換。

4.7 擴挖期間需做好監(jiān)控量測工作，根據(jù)量測成果提供反饋信息，用于指導施工。

5 結束語

太平隧道礦山法擴挖現(xiàn)已全部完成施工。本文通過對擴挖施工技術的總結，為類似工程中提供參考。

參考文獻

[1]高速鐵路隧道工程施工技術指南.北

[2]鐵路隧道設計規(guī)范及其局部條文修改（鐵建設【2009】22、62號）. 北京：中國鐵道出版社，2005.

[3]錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范. 北京：中國鐵道出版社，2001.