京滬高速鐵路金牛山隧道下穿C匝道技術保證措施

摘 要：跨路隧道施工一直是鐵路施工的難點，也是節點工期的卡控點，本文通過對京滬高速鐵路金牛山隧道下穿京滬高速公路C匝道施工中，充分利用、引進水電工程隧洞開挖施工工藝，達到了快速掘進，保證了工程質量、安全及進度的預期目的，值得推廣和借鑒。

關鍵詞：隧道；下穿；技術措施

1 工程概況

2 施工準備

施工前召開專家研討會，針對圍巖實際情況，在保證安全的前提下做好如下工作：

（1）內業準備

實施超前地質預報，預測下穿高速范圍內圍巖的工程地質條件，確定施工措施。

實測下穿京滬高速路段的地形、地貌，同時了解下穿路段的運行情況為方案細化提供數據。現場標識鐵路與公路的相交位置。成立專項安全生產組織機構，進一步明確責任。

（2）外業準備

為滿足施工需要，進行大型臨時設施建設及總體設計。大型臨時設施有：1臺HZS100N型拌和站和1臺HZS90型拌和站。輔助施工設施有：金牛山進口外側布置了鋼筋場、棄渣場、中心材料廠、設備堆放場、生活區、辦公區，新建一條施工道路連接泰東公路進入金牛山隧道進口。現場施工設施有：施工用風、水、電線路的布置及鋪設。

3 施工方案

3.1 下穿高速段總體方案

3.1.1 根據施工進展，對高速公路C匝道進行分道通行的交通管制，爆破時避開通車高峰期。

3.2 施工方法

（1）施工工序：

①中導洞超前施工2～3m，噴射7cm厚度混凝土，封閉圍巖。②滯后中導洞2～3m開挖上臺階。③滯后上臺階3～5m后，開挖中臺階土石方并及時支護。④滯后中臺階20～30m后，分左右半幅開挖下臺階土石方并及時支護仰拱。⑤下臺階開挖12米后，及時施做仰拱，并填充混凝土。

（2）施工方法

①上臺階采用簡易臺架做平臺開挖，臺階長度5m，爆破后大部分渣拋擲在中臺階，少部分渣用反鏟站在中臺階上清理下來，裝載機裝車。然后人工清理拱腳，架立鋼拱架。②中臺階全斷面開挖，采用自制臺架做平臺，長6米，爆破時用裝載機移動到臺階起始位置，距離掌子面最小15米。裝載機配合自卸汽車在臺階上出渣。循環進尺1.2米。③下臺階分左右半幅，裝載機配合自卸汽車在臺階上出渣。循環進尺1.6～2.4米。采用15米棧橋橫跨仰拱區域，便于各部位同時施工。

3.3 爆破設計

本隧道臺階法施工YT-28 氣腿式手風鉆鉆孔作業，自制作業平臺輔助作業，人工裝藥。鉆孔作業要求“準、齊、平、直”，參考預加固支護位置或畫定開挖輪廓線及眼位，準確按要求位置施工，眼底落于同一平面上，邊眼外斜保持0.04～0.05，兩炮銜接臺階小于10cm，裝藥必須堵塞，確保爆破效果。

為了保證開挖輪廓圓順、準確，維護圍巖自身承載能力，減少對圍巖的擾動，爆破采用光面爆破。炸藥選用乳化炸藥。非電毫秒雷管起爆，電雷管引爆。

（1）爆破參數

（2）裝藥結構

（3）爆破網絡

爆破振動與同段起爆的炸藥量密切相關，采用非電微差起爆技術不但控制單段雷管的起爆藥量，又能有效控制每段雷管間的起爆時間，使爆破震動波減少疊加。消除爆破震動的有害效應。在施工中采用孔外同段，孔內微差的網絡起爆。

（4）起爆順序

先掏槽后擴槽從低段到高段逐段起爆，周邊眼最后起爆。

4 大管棚超前支護施工方法

大管棚超前支護既可以達到預加固圍巖的目的，與鋼拱架組合又可起到棚架作用，從而避免拱部坍塌，并能有效抑制地表沉降。隧道下穿施工中的高速公路段拱部設置φ108mm大管棚，管棚長度20m一環，環向間距40cm，外插角度控制5°，搭接長度4m，大管棚總量約5700m。

長管棚制作注漿孔，孔徑10-16mm，孔間距150-200mm，呈梅花形布置，尾部留不鉆孔的止漿段150cm，編號為雙號管不開孔，管棚孔采用鉆機鉆設，利用鉆機將管棚頂進到位。施工時先打設鋼花管并注漿，然后再打設鋼管，以便檢查鋼花管的注漿質量。管間用絲扣接頭聯接，鋼管頂進到位后，將其與鋼支撐焊接成一體。大管棚安設后，用塑膠泥封堵孔口及周圍裂隙并施作15cm厚噴射混凝土止漿墻，采用注漿泵注漿，注漿材料采用水泥漿液，水灰比=1：1，水泥采用R42.5 普通硅酸鹽水泥，注漿壓力0.5～2.0MPa。

在管棚接頭處超前5米擴挖拱部120°范圍輪廓線以外施工平臺。增加2榀附屬型鋼鋼架支撐，間距80cm。兩榀鋼架之間焊接5°導向管。噴射混凝土封閉導向墻。導向墻環向長度根據實際情況確定。利用現有的鉆爆臺車搭設鉆機平臺。量測鋼管鉆進的偏斜度，保證鉆孔方向準確。

注漿量應滿足設計要求，一般為鉆孔圓柱體的1.5倍；若注漿量超限，未達到壓力要求，應調整漿液濃度繼續注漿，確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙充填飽滿。

5 隧道施工防水

5.1 初期支護背后充填注漿防水

開挖圍巖面如有小股水涌流或者明顯的滲流水將使用小導管將其引出并固定在型鋼拱架上，隨后進行初噴混凝土施工待初期支護完成并達到一定強度后進行注漿，封閉滲流通道及充填初支背后的疏松部位。

5.2 結構防水

該段隧道二次襯砌頂部、邊墻及仰拱（底板）全部采用防水混凝土，抗滲等級不低于P12，初期支護與二次襯砌之間采用無釘孔法鋪設防水板加土工布防水。

5.3 地表防排水處理方法

隧道下穿京滬高速公路段，在施工時首先檢查高速公路地表兩側排水溝及量測邊坡上的天溝是否通暢，如果不通暢應進行疏通，避免排水溝（天溝）積水有滲水至隧道掌子面。

6 超前地質預報

6.2 DK466+230～+303地質預報

預報結果：“DK466+235～+309段無不良地質變化，節理裂隙發育，弱風化，呈碎石狀壓碎結構；在DK466+289附近隧道開挖的左上側，有疑似溶洞或空洞，開挖時應加強支護，圍巖參考等級為IV”。

6.3 地質超預報類型及相應操作

超前地質預報采用方法為常規地質法、物理勘探法、鉆探法。

常規地質法：隧道爆破開挖后及時查看掌子面地質狀況，描繪地質圖，通過與設計資料對比，提供地質情況預報，地質素描納入竣工資料。

物理勘探法：用爆破、激振裝置等手段產生彈性波或用儀器發射電磁波，對不同界面發射回的波形進行分析，預測、預報隧道前方的工程地質、水文地質情況。該部位使用TRT6000 地質預報系統。

鉆探法：通過對鉆孔取樣的分析，判斷地層變化、巖性差異、地層含水量等信息。

7 監控量測

7.1 確保施工安全及結構的長期穩定性，驗證支護結構效果，確認支護參數和施工方法的準確性或為調整支護參數和施工方法提供依據；監控工程對周圍環境影響；積累量測數據，為信息化設計與施工提供依據，是確保施工和運營安全、指導施工程序、便利施工管理的重要手段。

7.2 質量控制要點

堅持“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則。

8 質量保證措施

9 安全專項方案

金牛山隧道下穿京滬高速公路C匝道（肥城方向）DK466+230～DK466+330段施工與前期隧道施工有共性的不安全因素外，最重要的是隧道頂拱離高速路面只有10m左右的圍巖厚度，而且高速路車流量大，噸位大，他除了承受靜荷載外，還承受來自高速路面的動荷載，有高速路面下沉及塌方的危險。

開挖施工前進行超前地質預報工作，采取TRT6000地質超前預報系統結合超前鉆孔，探明情況，采取預防措施，不盲目冒進。施工中應對圍巖加強檢查與量測。對不良地質段隧道施工，應采取弱爆破、短開挖、強支護、早襯砌、先護頂等小循環的施工方法。

10 結束語

在金牛山隧道下穿京滬高速公路C匝道施工中，通過現場施工規劃及技術方案的選擇、研究，充分借鑒并采用新的施工工藝，在保證施工質量的基礎上加快了施工進度，得到了建設各方的一致肯定，同時也為今后建設類似工程積累了寶貴的經驗。