淺談南欽鐵路花甲山隧道V級圍巖洞身施工

楊文顯

摘 要：本文結合南欽鐵路花甲山隧道洞身V級圍巖的施工實踐，就客運專線鐵路隧道洞身在巖質較差情況下施工主要工序和技術控制進行了闡述。

廣西沿海鐵路南寧至欽州北段擴能改造工程1標，花甲山隧道是本線最長隧道，也是本標段的重點控制工期工程。該隧道位于南寧市大塘鎮，穿越地區為侵蝕剝蝕低山丘陵區，穿越東西向展布的脊狀山梁。地面高程159～260m，最大埋深約155m，自然坡度20～50°，局部陡峻，植被發育。隧道洞身全部處于直線段內，全隧線路縱坡設計為5.1‰的單面下坡。

花甲山隧道圍巖以Ⅳ、Ⅴ級圍巖為主，隧址區地質條件較復雜，洞身位于十萬大山復式向斜展布地區，大塘～新安向斜核為其核部，附近巖層產狀局部扭曲較多，巖體被節理切割成碎塊狀，對圍巖穩定影響較大。隧道洞身段采用新奧法原理組織施工，Ⅲ、Ⅳ級圍巖采用臺階法，Ⅴ級圍巖段一般地段采用大拱腳臺階法施工，Ⅴ級圍巖全風化段、偏壓地段、斷層破碎帶段采用中隔壁法施工，各級圍巖均采用錨噴初期支護，拱墻一次襯砌，仰拱超前二次襯砌施作。現重點就Ⅴ級圍巖段施工進行闡述。

根據設計情況，隧道Ⅴ級圍巖一般地段、斷面內地層為上軟下硬時的V級圍巖地段采用大拱腳臺階法施工；Ⅴ級圍巖全風化段、偏壓地段、斷層破碎帶段采用CRD法、中隔壁法施工。施工遵循短開挖、弱爆破、勤量測、支護及時封閉成環的原則。

1 CRD法 （交叉中隔壁法）施工

1.1利用上一循環架立的鋼架施作隧道側壁φ42超前小導管及導坑側壁φ22超前錨桿；開挖左拱①部，并擴大拱腳0.6m，設置I20b斜撐；噴8cm厚混凝土封閉掌子面；施作①部導坑周邊的初期支護和臨時支護，即初噴4cm厚混凝土，安設鋼筋網，架立I20b型鋼鋼架和臨時鋼架及橫撐A，并噴混凝土封閉形成臨時仰拱，大拱腳處設置鎖腳斜向錨管，錨管采用φ42鋼花管，長6m，每處2根；鉆孔設置系統錨管后復噴混凝土至設計厚度。

CRD（交叉中隔壁）法施工工序橫斷面

1.2開挖左側邊墻②部，導坑周邊部分初噴4cm厚混凝土，安設鋼筋網，接長型鋼鋼架和臨時鋼架B，必要時安設橫撐B'并噴混凝土封閉；鉆孔設置系統錨桿后復噴混凝土至設計厚度。

1.3利用上一循環架立的鋼架施作隧道側壁φ42超前小導管；開挖右拱③部，并擴大拱腳0.6m，設置I20b斜撐；噴8cm厚混凝土封閉掌子面；施作③部導坑周邊的初期支護和臨時支護，即初噴4cm厚混凝土，安設鋼筋網，架立型鋼鋼架及橫撐C，并噴混凝土封閉形成臨時仰拱。大拱腳處設置鎖腳斜向錨管，錨管采用φ42鋼花管，長6m，每處2根；鉆孔設置系統錨管后復噴混凝土至設計厚度。

1.4開挖右側邊墻④部，導坑周邊部分初噴4cm厚混凝土，安設鋼筋網，接長型鋼鋼架，并施作導坑周邊的初期支護，必要時安設橫撐 C'并噴混凝土封閉；鉆孔設置系統錨桿后復噴混凝土至設計厚度。

1.5在滯后于④部一段距離后，弱爆破開挖隧底⑤部；隧底周邊部分初噴4cm厚混凝土；接長臨時鋼架D，復噴混凝土至設計厚度；拆除下部橫撐 B'、 C'，核查基底情況，安設型鋼鋼架之仰拱單元，使之封閉成環。

1.6根據監控量測結果分析，按D、B、C、A順序依次拆除臨時鋼架及上部臨時橫撐；灌筑Ⅵ部邊墻基礎與仰拱，仰拱利用棧橋整幅灌筑。

1.7待仰拱混凝土初凝后灌筑仰拱填充Ⅶ部至設計高度。

1.8清理好初期支護基面，初期支護與二次襯砌之間拱墻鋪設防水板加無紡布。二次襯砌背后設環、縱向透水盲管。根據監控量測結果分析，待圍巖和初期支護變形基本穩定后，利用襯砌模板臺車一次性灌筑Ⅷ部襯砌（拱墻襯砌一次施作），并于拱頂預埋PVC注漿管。

1.9待混凝土達到設計強度后，進行充填注漿。

2 CD法 （中隔壁法）施工

中隔壁法施工是將隧道斷面分成左右兩側兩大部分開挖，先在隧道一側采用臺階法自上而下分層開挖，待該側初期支護完成，且噴射混凝土達到設計強度70%以上時，再分層開挖隧道另一側。開挖面前后距離錯開8～15m左右。導坑采用鉆爆法短臺階開挖。上斷面臺階長度8～15m，掌子面至仰拱支護封閉長度不超過20m或根據量測結果確定，導坑外側拱部采用Φ22砂漿錨桿超前支護，網噴混凝土、錨桿、鋼架初期支護，開挖后立即架設拱架、掛網、打錨桿、噴混凝土至設計厚度。

臨時支護拆除方法：待圍巖變形基本穩定后，在支護變形觀測指導下，用火焰切割法逐段拆除內壁鋼支撐，立即鋪設防水板、澆筑仰拱及填充，全斷面澆筑拱墻混凝土，盡早將二襯封閉成環。

3 大拱腳臺階法施工

大拱腳臺階法施工工序橫斷面

根據Ⅴ級圍巖不同的地質情況，大拱腳臺階法可采用弧形導坑預留核心土短臺階或三臺階施工，本標段隧道工程計劃采用大拱腳弧形導坑預留核心土短臺階法施工。

3.1施作大管棚或超前小導管，采取上弧導預留核心土短臺階開挖 拱部①部，擴大拱腳1m；噴10cm厚混凝土封閉掌子面；施作①部導坑周邊的初期支護和臨時支護，即初噴4cm厚混凝土，安設鋼筋網，架立I20b型鋼鋼架及拱腳斜撐。于兩側各設置4根φ42鎖腳錨管；大拱腳處采用C20混凝土回填密實，其余復噴混凝土至設計厚度。

3.2在承載拱的支護下，分別開挖中臺階②、③部，擴大拱腳1m；噴8cm厚混凝土封閉掌子面；以一定的時間差進行中臺階邊墻初期支護，使同一斷面處暴露開挖面僅限于一側，導坑周邊初噴4cm厚混凝土，安設鋼筋網；接長型鋼鋼架，安設腳部斜撐，并于兩側各設置2根φ42鎖腳錨管；大拱腳處采用C20混凝土回填密實，鉆孔設置系統錨桿后復噴混凝土至設計厚度。

3.3在完成上中臺階支護后，分段左右開挖下臺階馬口④、⑤部并施作導坑周邊的初期支護，步驟同工序⑵。

3.4分部開挖中部上、中、下臺階預留土。

3.5在滯后于⑥部一段距離后，開挖隧底⑦部；隧底周邊部分初噴4cm厚混凝土，安設型鋼鋼架之仰拱單元，使之封閉成環；復噴混凝土至設計厚度。

3.6灌筑Ⅷ部邊墻基礎與仰拱。仰拱利用棧橋整幅灌筑。

3.7待仰拱混凝土初凝后灌筑仰拱填充Ⅸ部至設計高度。

3.8清理好初期支護基面，初期支護與二次襯砌之間拱墻鋪設防水板加無紡布。二次襯砌背后設環、縱向透水盲管，利用襯砌模板臺車一次性灌筑Ⅹ部襯砌（拱墻襯砌一次施作），并于拱頂預埋PVC注漿管。

3.9待混凝土達到設計強度后，進行充填注漿。

3.10施工注意事項

①隧道施工均采用弱爆破或人工機械法法開挖，加強工序管理，支護緊跟，及時封閉成環。

②鋼架施工按《鐵路隧道噴錨構筑法技術規范》辦理，且鋼架之間縱向連接鋼筋及時施作并連接牢固。

③二次襯砌拆模時側模應在混凝土強度達到2.5MPa以上，方可拆除。二次襯砌在初期支護變形穩定前施工時，底模拆模時的混凝土強度達到設計強度的100%；在初期支護變形穩定后施工的，底模拆模時的混凝土強度應達到8MPa。

4 結語

通過對以上關鍵環節進行了嚴格的技術控制，南欽鐵路花甲山隧道洞身V級圍巖的施工合格率100%，完全滿足了設計要求。