東坪隧道通過特殊地貌施工技術

摘 要:西康鐵路二線東坪隧道DK161+669～DK161+651段線路右側埋深約5.0m，左側為一陡壁，陡壁高度達26m，由于隧道爆破施工，致使左側邊坡堆積體松動墜落，從而給隧道安全施工增加了難度，本文重點通過方案優(yōu)化，采取了大管棚、洞頂回填等措施，確保了施工安全，可為類似工程施工提供一定的參考。

關鍵詞:隧道 特殊地貌 施工

中圖分類號:TB21文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2012)06(c)-0072-03

1 工程概況

西康鐵路二線XKS-2標段東坪隧道全長2404m，起訖里程DK160+823～DK163+227，為單線隧道，隧道埋深2m～355m，洞頂?shù)匦纹鸱貏荻妇鄬Ω卟?50m，沖溝發(fā)育，自然山坡坡度45°左右，局部呈陡壁地貌，基巖裸露，構造發(fā)育。隧道洞身DK161+669～DK161+651段線路右側埋深約6.0m，左側為一陡壁，陡壁高度達26m，該段設計為Ⅴ級圍巖，拱部設置φ42超前小導管，長度3.5m，環(huán)向間距2.4m，預注水泥水玻璃雙液漿加固地層;初期支護參數(shù)為全環(huán)設置工16型鋼鋼架，間距1榀/0.8m，拱部采用φ25錨采用桿，邊墻采用φ22砂漿錨桿，錨桿長度3.0m，間距1.2×1.0m(環(huán)×縱);鋼筋網采用φ8鋼筋，網格20cm×20cm;噴射混凝土厚度25cm;拱墻及仰拱采用C35鋼筋混凝土，仰拱填充采用C20混凝土。該隧道中部設橫洞一座，由橫洞向兩側施工，隧道由橫洞向小里程方向施工至DK161+668時，拱頂出現(xiàn)淺黃色風化灰?guī)r，風化裂隙中充填泥質物。由于洞內施工振動，致使坡面第四系堆積層土體中巨型塊石松動墜落將拱頂砸塌，地表形成坍塌漏斗，漏斗深度約5.0m，地表左側坍塌邊坡高度約26m，洞內施作的初支被砸毀變形。

2 技術措施

(1)對DK161+669～DK161+664已支護段的加固處理，增設工18臨時鋼拱架及橫撐，確保已施工的鋼架穩(wěn)定。(2)洞內回填反壓塌方體，并留出施工作業(yè)平臺，然后噴射C25混凝土封閉塌方面，平臺高度為距拱頂不大于3m。反壓前拱部預設混凝土泵送管。(3)在DK161+665拱部施作φ108大管棚。(4)利用預留的混凝土泵送管施作C25混凝土套拱，套拱厚1.5m。(5)地表回填坍塌漏斗。(6)對超前大管棚注水泥-水玻璃雙液漿加固地層。(7)注漿完成后，全環(huán)設置工18型鋼鋼架，鋼架間距1榀/0.4m，拱部采用φ25 中空錨桿，邊墻采用φ22砂漿錨桿，錨桿長度3.0m，間距1.2m×1.0m(環(huán)×縱);鋼筋網采用φ8鋼筋，網格20cm×20cm;噴射混凝土厚度25cm;拱墻及仰拱采用C35鋼筋混凝土，仰拱填充采用C20混凝土。

3 施工工藝

3.1 大管棚施工

管棚設計參數(shù):拱部120°范圍設立管棚支護，大管棚采用20m長Φ108鋼管，鋼管打孔注漿，漿液采用水泥-水玻璃雙液漿，環(huán)向間距30cm，外插角1°～3°。注漿參數(shù):42.5強度級水泥和水玻璃雙液注漿，水玻璃濃度為Be25～350，模數(shù)2.6，漿液水灰比0.8∶1～1∶1(根據實施效果調整)，水泥漿液與水玻璃的比例為1∶1。

施工工藝:(1)為方便管棚施工，首先施作管棚工作室。管棚工作室長6m，以便于架設鉆機。工作室開挖至隧道標準輪廓線以外0.6m。(2)管棚采用Φ108×6mm鋼管，利用車床加工套絲，并且鋼管上加工1cm直徑、40cm×40cm成梅花型布置的孔，以利于注漿。(3)針對坍塌體及前方地層為第四系松散堆積體易塌孔的特點，施工選用了LCZG-50型錨桿鉆機偏心跟管鉆進。為了保證鉆孔精度，鉆進前要反復校核鉆桿方向，調整鉆機位置，并用羅盤及掛線檢測偏斜無問題后方可繼續(xù)鉆進。(4)利用自制的注漿套管與管棚用套絲連接，注漿套管上準備有出氣管與進漿管，由閥門來控制開關。利用噴射砼封閉掌子面與管棚間的孔隙，防止漏漿。關閉孔口閥門，開啟注漿泵進行管路壓水試驗，如有泄漏及時檢修。試驗壓力等于注漿終壓。注漿時，采取低壓力中流量注入，注漿過程中壓力逐步上升，流量逐漸減少，當壓力升至注漿終壓時，繼續(xù)壓注10min，才結束注漿。單孔注漿結束標準:每段注漿都正常進行，注漿終壓達到設計終壓，注漿量達到設計注漿量的80%;或雖未達到設計終壓，但注漿量已達到設計注漿量，即可結束本孔注漿。

3.2 開挖

開挖作業(yè)由原設計三臺階作業(yè)法調整為四臺階開挖，即先采用大管棚和超前小導管護頂，將隧道斷面分為四個臺階分步開挖，仰拱緊跟下臺階并及時閉合成環(huán)。采用該法施工時，在上、中、下各臺階形成一定的步距，而且同一臺階左右工作面形成相互錯開后，即可在各工作面按每循環(huán)進尺進行平行流水作業(yè)。施工時每循環(huán)進尺按1榀鋼架間距控制，各臺階步距控制在3m～5m，同一臺階左右工作面錯開2榀鋼架。

3.3 爆破設計

(1)爆破施工工藝流程:見下圖爆破施工工藝流程圖(圖1)。(2)爆破器材:爆破采用乳化炸藥、塑料導爆管——非電毫秒雷管起爆。(3)爆破設計:采用手持式風動鑿巖機成孔，人工裝藥爆破，孔徑一般為42mm。各級圍巖爆破參數(shù)見爆破藥量分配表(表1、表2)。(4)裝藥與堵塞:主爆孔采用φ32mm藥卷裝藥，毫米管引爆。根據底部巖質及抵抗線大小，在底部加強段的線裝藥密度可為設計值的1～3倍。炮孔堵塞長度取為0.3m～0.6m。(5)起爆網路:采用塑料導爆管——非電毫秒雷管進行多排孔內微差爆破，當多臺階開挖同時爆破時，可采用串聯(lián)非電毫秒雷管進行臺階微差爆破。

4 既有線安全保證的措施

(1)設好駐站聯(lián)絡員及安全防護員，利用列車間隔時間進行爆破施工，每循環(huán)爆破作業(yè)后立即對既有線隧道進行安全檢查，同時做好應急準備。(2)嚴格按照施工方案要求，遵循“短進尺、強支護、緊襯砌”的施工原則，隧道開挖后及時封閉成環(huán)，改善結構受力。(3)及時調整施工工序，確保隧道開挖、仰拱、襯砌之間的相對距離滿足施工安全距離要求(表3)。

(4)采用現(xiàn)場觀測的方法加強對新建隧道、既有隧道的觀測和量測，根據量測結果及時調整施工方案，確保施工安全(表4)。

5 實施情況分析

5.1 既有線隧道洞內觀測分析(表5)

5.2 圍巖量測統(tǒng)計分析

通過對隧道緊臨段內不同巖性、不同圍巖級別的新建隧道進行圍巖監(jiān)控量測統(tǒng)計分析，新建隧道總體收斂、下沉變化均較小，說明標段內巖體整體較為穩(wěn)定。以下是隧道水平收斂和拱頂下沉曲線實例。

5.3 爆破震動測速儀數(shù)據分析(表6)

通過對以上監(jiān)測數(shù)據分析，隧道施工過程中巖體變形較小、結構穩(wěn)定，爆破震速小于設計及《鐵路隧道監(jiān)控量測技術規(guī)程》(TB10121-2007 J721-2007)充許數(shù)值，對既有隧道產生影響較小，既有隧道內未發(fā)生變形和破損現(xiàn)象。通過對既有線隧道二襯觀測，其洞內既有裂縫無延伸，無新增裂縫，既有滲水部位無明顯變化，既有隧道洞內爆破振動波值在4～7cm/s。

6 取得的成果

(1)新建隧道通過采用三臺階弱爆破施工方案，安全、快速的通過了既有線喇叭口段，新建隧道施工進度可達到1～2m/天。(2)通過對既有線隧道二襯觀測，其洞內既有裂縫無延伸，無新增裂縫，既有滲水部位無明顯變化，接觸網供電臂未出現(xiàn)松動或脫落現(xiàn)象，有效控制了爆破震動對既有隧道的影響。(3)通過采用三臺階弱爆破施工方案，新建隧道爆破施工時，既有線監(jiān)測震速一般可控制在4～7cm/s之內。局部地段震速較大時，通過減少每循環(huán)炸藥用量、采用分臺階起爆方式等措施，確保了既有線安全。(4)新建隧道應利用列車間隔時間進行爆破施工，每循環(huán)爆破作業(yè)后對既有線隧道進行安全檢查，為下循環(huán)作業(yè)提供指導。