高鐵隧道不良地質(zhì)段挑頂施工技術(shù)

邱仲成 黨鵬亮

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司 云南大理 671000）

1 工程概述

1.1 工程概況

福仁山隧道采用1座無(wú)軌運(yùn)輸斜井+出口平導(dǎo)+平導(dǎo)支洞+1座無(wú)軌橫洞輔助施工。平導(dǎo)段共設(shè)置4個(gè)施工橫通道，15個(gè)永久橫通道。斜井一般地段采用噴錨襯砌，井底、洞口段、斷層帶及其影響帶、Ⅳ級(jí)圍巖雙車道、Ⅴ級(jí)圍巖段采用模筑襯砌；出口平導(dǎo)作為永久工程，Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖采用噴錨襯砌，Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖采用模筑襯砌，橫洞、施工橫通道、永久橫通道均采用模筑襯砌。橫洞中線與左線線路中線平面夾角為45°，出口橫洞進(jìn)平導(dǎo)、橫洞平面示意圖見圖1。

圖1 出口橫洞進(jìn)平導(dǎo)、橫洞平面示意圖

對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行推算，橫洞拱頂設(shè)計(jì)標(biāo)高較正洞拱頂設(shè)計(jì)標(biāo)高低2.88m。

1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

橫洞進(jìn)正洞交叉口段需加強(qiáng)支護(hù)，交叉里程前后各15m范圍由原設(shè)計(jì)Ⅲa級(jí)支護(hù)參數(shù)變?yōu)棰鮞復(fù)合式襯砌類型，φ42雙層超前小導(dǎo)管，長(zhǎng)度為5.0m，環(huán)向間距為0.3m，型鋼鋼架，間距為0.6m，φ22的系統(tǒng)錨桿，長(zhǎng)度為4.0m，間距為1.2×1.0，梅花型布置，φ8的鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距為20cm×20cm。噴射混凝土C30，厚度為28cm。

橫洞采用雙車道模筑襯砌類型，支護(hù)參數(shù)：拱墻設(shè)置φ22的系統(tǒng)錨桿，長(zhǎng)度為3.0m，間距為1.2m×1.2m，梅花型布置，拱墻設(shè)置φ6.5的鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距為20cm×20cm，拱墻噴射C25混凝土，噴層厚度為23cm。

2 施工中的重點(diǎn)問(wèn)題

2.1 施工原則

開挖根據(jù)“新奧法”理論要求，按“光面爆破、噴錨跟進(jìn)、量測(cè)監(jiān)控、及時(shí)反饋修正”的原則組織施工，以臺(tái)階法開挖為主，局部地質(zhì)條件較差段，采取“短進(jìn)尺、弱爆破、快封閉、強(qiáng)支護(hù)”方法進(jìn)行施工，合理組織各個(gè)工序。

2.2 采取的主要措施

（1）橫洞進(jìn)主洞前，在福仁山隧道出口橫洞橫5+000-橫5+068段通過(guò)TSP、地質(zhì)雷達(dá)、紅外探水等手段探明橫洞底及交叉段正洞地質(zhì)、水文概況、以便施工中提前采取措施。

（2）減小對(duì)三叉口巖體的擾動(dòng)。在進(jìn)行爬坡導(dǎo)坑頂拱開挖時(shí)，嚴(yán)格控制裝藥量，邊墻采取光面爆破，控制爆破，嚴(yán)格控制單響藥量，減小爆破振動(dòng)對(duì)三叉口段圍巖的擾動(dòng)。

（3）三叉口及時(shí)二襯，橫洞斜交主洞的應(yīng)力突變區(qū)域采用及時(shí)襯砌的措施以防止變形。

（4）出口橫洞與主洞交叉口段架立3榀I20異型鋼架，鋼架間用φ22的鋼筋連接，第一榀鋼架和第三榀鋼架間采用兩排I22對(duì)接焊，作為加強(qiáng)支護(hù)，兩側(cè)采用φ22錨桿鎖口，C25噴射混凝土封閉。

（5）橫洞進(jìn)入主洞內(nèi)的導(dǎo)洞施工

①導(dǎo)洞設(shè)計(jì)凈寬9m，支護(hù)參數(shù)為：I20b鋼鋼架，間距1榀/m，φ22錨桿，長(zhǎng)度3.0m，間距1.0×1.0m，梅花型布置；φ6.5鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距0.2×0.2m；噴射C20混凝土，厚度18cm。支護(hù)施工中要嚴(yán)格按施工指南操作，保證鎖腳錨桿和縱向連接筋的施工質(zhì)量。

②挑頂段縱坡設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)揭露地址情況及機(jī)械施工情況，以加快施工進(jìn)度，避免不安全因素為原則。

③上導(dǎo)坑開挖到位后，按Ⅴ級(jí)圍巖向西安方向開挖、線路左側(cè)按Ⅴb參數(shù)進(jìn)行支護(hù)，設(shè)置鎖腳錨管，和鋼架連為一體。拱墻噴射C30混凝土，厚度為28cm，拱部設(shè)置系統(tǒng)錨桿，間距為1.2m×1.0m。線路右側(cè)按Ⅴb類型支護(hù)。施工10m后，噴混凝土封閉掌子面，反向向成都方向開挖，每循環(huán)先開挖上部，立上鋼架后，最后再拆除導(dǎo)洞支護(hù)鋼架。

④反向開挖支護(hù)

先頂部，后兩側(cè)，開挖時(shí)能不先拆除的導(dǎo)洞鋼架盡量先不拆除，按設(shè)計(jì)間距進(jìn)行鋼架施工，其他支護(hù)方式跟進(jìn)。

⑤主洞落底后要及時(shí)進(jìn)行主洞仰拱施工，以便初期支護(hù)與仰拱盡早成環(huán)，確保施工安全。

2.3 監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)埋設(shè)

為了及時(shí)了解并掌握圍巖變形情況，施工中在頂拱及拱腳處埋設(shè)臨時(shí)檢測(cè)斷面，及時(shí)了解變形情況，根據(jù)變形分析應(yīng)力變化情況，分析支護(hù)參數(shù)是否需要加強(qiáng)，做到心中有數(shù)。該地段監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)的變形均很微小，說(shuō)明支護(hù)及時(shí)，參數(shù)合理。

3 開挖支護(hù)施工方法及措施

3.1 開挖方法

（1）測(cè)量定位及炮孔布置。根據(jù)設(shè)計(jì)斷面放出開挖輪廓，隧道開挖放線的關(guān)鍵控制要素為洞軸線、拱頂、起拱點(diǎn)及底角。

每次開鉆造孔前，根據(jù)鉆爆設(shè)計(jì)圖規(guī)定的布孔參數(shù)對(duì)爆破孔進(jìn)行定位測(cè)量和標(biāo)識(shí)，并規(guī)范造孔行為，提高爆破質(zhì)量和效率。

（2）鉆孔、清孔。爆破孔采用YT28型手風(fēng)鉆造設(shè)，爆破孔的造設(shè)必須滿足“平、直、齊”的要求，即爆破孔垂直方向的傾角與隧道縱坡相匹配；平面方向與隧道軸線保持一致，孔深基本一致。

爆破孔造好后用高壓風(fēng)、水進(jìn)行聯(lián)合清洗。

（3）裝藥、聯(lián)網(wǎng)。按爆破設(shè)計(jì)的參數(shù)裝藥，連接起爆網(wǎng)絡(luò)。其中周邊光爆孔采用間隔裝藥結(jié)構(gòu)，每節(jié)藥卷均分成2小節(jié)后用膠布固定在竹片上，每?jī)尚」?jié)藥卷之間間隔25～30cm，孔口不加堵塞；輔助孔采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，孔口堵塞長(zhǎng)度不小于60cm。

3.2 支護(hù)方法

（1）錨桿施工：①測(cè)量放樣定位；②YT28型手風(fēng)鉆鉆孔，孔徑45mm，開孔偏差不大于100mm；孔深偏差不大于50mm；邊墻部位的水平錨桿，為方便注漿作業(yè)，按孔底下斜5°造孔；③插桿及注漿：采用“先注后插”的方法施工，為保證注漿密實(shí)度，拱部使用的砂漿水灰比適當(dāng)降低，注漿、插桿完成后要立即封閉孔口；邊墻部位的水平錨桿采用自流法注漿。

（2）噴混凝土支護(hù)。采用濕噴機(jī)械手分段、分片、依次進(jìn)行。噴射時(shí)自下而上，采用螺旋形軌跡噴射，噴射軌跡搭接1/4～1/3。分兩次進(jìn)行混泥土噴射工作，每次厚度5～7cm為宜。

（3）鋼支撐支護(hù)。采用I20b工字鋼制作鋼支撐，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地址情況，先素噴1層3～5cm厚混凝土。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有一定數(shù)量鋼支撐備用，安裝過(guò)程中應(yīng)預(yù)防掉塊傷人。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）施工過(guò)程中，在缺少監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)的情況下，通過(guò)布設(shè)臨時(shí)監(jiān)控點(diǎn)，可及時(shí)掌握變形情況，從而指導(dǎo)施工安全，了解支護(hù)參數(shù)是否合理，是否需要加強(qiáng)。

（2）在三叉口段洞挖支護(hù)施工中，對(duì)于不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，易出現(xiàn)側(cè)壓力不平衡，導(dǎo)致鋼拱架受力條件差，宜采取措施避免。

（3）對(duì)于不良地質(zhì)段交叉口段，充分利用“新奧法”施工，才能確保施工順利進(jìn)行。

[1]《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[5]》（TB10003-2005J449-2005）.北京：鐵道出版社，2005，6.

[2]《鐵路隧道工程施工安全技術(shù)規(guī)程》（TB10304-2009J947-2009）.

[3]《高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》鐵建設(shè)[（2010）241號(hào)].