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(jié)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(zhì)較差情況下施工主要工序和技術(shù)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(biāo)，花甲山隧道是本線最長隧道，也是本標(biāo)段的重點控制工期工程。該隧道位于南寧市大塘鎮(zhèn)，穿越地區(qū)為侵蝕剝蝕低山丘陵區(qū)，穿越東西向展布的脊?fàn)钌搅?。地面高?59～260m，最大埋深約155m，自然坡度20～50°，局部陡峻，植被發(fā)育。隧道洞身全部處于直線段內(nèi)，全隧線路縱坡設(shè)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(qū)地質(zhì)條件較復(fù)雜，洞身位于十萬大山復(fù)式向斜展布地區(qū)，大塘～新安向斜核為其核部，附近巖層產(chǎn)狀局部扭曲較多，巖體被節(jié)理切割成碎塊狀，對圍巖穩(wěn)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(fēng)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(xiàn)重點就Ⅴ級圍巖段施工進行闡述。

根據(jù)設(shè)計情況，隧道Ⅴ級圍巖一般地段、斷面內(nèi)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(fēng)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(huán)的原則。

1 CRD法 （交叉中隔壁法）施工

1.1利用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道側(cè)壁φ42超前小導(dǎo)管及導(dǎo)坑側(cè)壁φ22超前錨桿；開挖左拱①部，并擴大拱腳0.6m，設(shè)置I20b斜撐；噴8cm厚混凝土封閉掌子面；施作①部導(dǎo)坑周邊的初期支護和臨時支護，即初噴4cm厚混凝土，安設(shè)鋼筋網(wǎng)，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(shè)置鎖腳斜向錨管，錨管采用φ42鋼花管，長6m，每處2根；鉆孔設(shè)置系統(tǒng)錨管后復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。

CRD（交叉中隔壁）法施工工序橫斷面

1.2開挖左側(cè)邊墻②部，導(dǎo)坑周邊部分初噴4cm厚混凝土，安設(shè)鋼筋網(wǎng)，接長型鋼鋼架和臨時鋼架B，必要時安設(shè)橫撐B'并噴混凝土封閉；鉆孔設(shè)置系統(tǒng)錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。

1.3利用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道側(cè)壁φ42超前小導(dǎo)管；開挖右拱③部，并擴大拱腳0.6m，設(shè)置I20b斜撐；噴8cm厚混凝土封閉掌子面；施作③部導(dǎo)坑周邊的初期支護和臨時支護，即初噴4cm厚混凝土，安設(shè)鋼筋網(wǎng)，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(shè)置鎖腳斜向錨管，錨管采用φ42鋼花管，長6m，每處2根；鉆孔設(shè)置系統(tǒng)錨管后復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。

1.4開挖右側(cè)邊墻④部，導(dǎo)坑周邊部分初噴4cm厚混凝土，安設(shè)鋼筋網(wǎng)，接長型鋼鋼架，并施作導(dǎo)坑周邊的初期支護，必要時安設(shè)橫撐 C'并噴混凝土封閉；鉆孔設(shè)置系統(tǒng)錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)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(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度；拆除下部橫撐 B'、 C'，核查基底情況，安設(shè)型鋼鋼架之仰拱單元，使之封閉成環(huán)。

1.6根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)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(chǔ)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(shè)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(shè)防水板加無紡布。二次襯砌背后設(shè)環(huán)、縱向透水盲管。根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果分析，待圍巖和初期支護變形基本穩(wěn)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(yù)埋PVC注漿管。

1.9待混凝土達到設(shè)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(cè)兩大部分開挖，先在隧道一側(cè)采用臺階法自上而下分層開挖，待該側(cè)初期支護完成，且噴射混凝土達到設(shè)計強度70%以上時，再分層開挖隧道另一側(cè)。開挖面前后距離錯開8～15m左右。導(dǎo)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(jù)量測結(jié)果確定，導(dǎo)坑外側(cè)拱部采用Φ22砂漿錨桿超前支護，網(wǎng)噴混凝土、錨桿、鋼架初期支護，開挖后立即架設(shè)拱架、掛網(wǎng)、打錨桿、噴混凝土至設(shè)計厚度。

臨時支護拆除方法：待圍巖變形基本穩(wěn)定后，在支護變形觀測指導(dǎo)下，用火焰切割法逐段拆除內(nèi)壁鋼支撐，立即鋪設(shè)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(huán)。

3 大拱腳臺階法施工

大拱腳臺階法施工工序橫斷面

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

3.1施作大管棚或超前小導(dǎo)管，采取上弧導(dǎo)預(yù)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(dǎo)坑周邊的初期支護和臨時支護，即初噴4cm厚混凝土，安設(shè)鋼筋網(wǎng)，架立I20b型鋼鋼架及拱腳斜撐。于兩側(cè)各設(shè)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(fù)噴混凝土至設(shè)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(cè)，導(dǎo)坑周邊初噴4cm厚混凝土，安設(shè)鋼筋網(wǎng)；接長型鋼鋼架，安設(shè)腳部斜撐，并于兩側(cè)各設(shè)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(shè)置系統(tǒng)錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)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(dǎo)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(yù)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(shè)型鋼鋼架之仰拱單元，使之封閉成環(huán)；復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。

3.6灌筑Ⅷ部邊墻基礎(chǔ)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(shè)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(shè)防水板加無紡布。二次襯砌背后設(shè)環(huán)、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(yù)埋PVC注漿管。

3.9待混凝土達到設(shè)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(huán)。

②鋼架施工按《鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)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(cè)模應(yīng)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(wěn)定前施工時，底模拆模時的混凝土強度達到設(shè)計強度的100%；在初期支護變形穩(wěn)定后施工的，底模拆模時的混凝土強度應(yīng)達到8MPa。

4 結(jié)語

通過對以上關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行了嚴格的技術(shù)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(shè)計要求。