鐵路隧道穿越富水?dāng)鄬悠扑閹┕ぜ夹g(shù)

張 松

（中鐵十九局集團(tuán)第二工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

0 引言

若鐵路隧道修建過程中需穿越富水?dāng)鄬悠扑閹В敲词┕r(shí)需要對(duì)工程進(jìn)行控制，可采取恰當(dāng)?shù)氖┕ぽo助條件增加施工成功率。常用方法：利用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)進(jìn)行地質(zhì)條件分析；利用監(jiān)控測量實(shí)時(shí)掌握施工具體環(huán)節(jié)；監(jiān)控整個(gè)施工過程。以富水?dāng)鄬悠扑閹У墓こ烫攸c(diǎn)為切入點(diǎn)，探討施工要點(diǎn)。

1 工程概況

工程線路總長度19 649 m，其中有2個(gè)正線隧道，長度18.4 km，線路全長19.649 km。輔助坑道數(shù)量5個(gè)，總長度6.264 km。標(biāo)段的總體工程量既有橋涵、隧道施工，又有軌道施工。工程中的隧道工程為建設(shè)重點(diǎn)與難點(diǎn)。首要的隧道工程為安定隧道，正洞總長度8.654 km，埋深最大距離0.88 km，最小埋深距離0.02 km。本隧道施工中設(shè)有3#和4#斜井，3#斜井長度2.228 km，4#斜井長度1.909 km。

2 富水?dāng)鄬悠扑閹攸c(diǎn)

當(dāng)隧道長度和工期較長時(shí)，很容易遇到地質(zhì)相對(duì)復(fù)雜的施工情況。常見的不良地質(zhì)包括富含地下水的斷層破碎帶，地層內(nèi)巖體破碎，結(jié)構(gòu)松散，主要類型為山角礫土、碎裂巖和斷層泥。破碎帶的構(gòu)成成分較復(fù)雜，自穩(wěn)性能很差，富含地下水。上述內(nèi)容給隧道的整體施工都帶來麻煩，若管理組織不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)坍塌、冒水等施工危險(xiǎn)[1]。

3 富水?dāng)鄬悠扑閹┕ぶ幸装l(fā)生突泥突水事故的原因

富水?dāng)鄬悠扑閹菀壮霈F(xiàn)突泥突水等災(zāi)害的主要原因有3種：①?zèng)]有針對(duì)該地層的特點(diǎn)設(shè)置專門的施工方案，沒有采用恰當(dāng)?shù)氖┕ぽo助設(shè)備。②施工監(jiān)測不到位，沒有及時(shí)掌握水壓、水量等各項(xiàng)指標(biāo)的變化，沒有相對(duì)應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。③坍塌事故發(fā)生時(shí)，在還未掌握具體情況的前提下就清除淤泥，恢復(fù)施工，引發(fā)大型的突泥突水災(zāi)害事故。經(jīng)多年的施工經(jīng)驗(yàn)證明，隧道的開挖與清除淤泥階段很容易出現(xiàn)突泥突水現(xiàn)象。

4 鐵路隧道穿越富水?dāng)鄬悠扑閹┕ぜ夹g(shù)

4.1 加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

獲取超前地質(zhì)預(yù)報(bào)可采用專門的測試工具，常見的有TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào)儀和地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報(bào)。本工程中將兩者結(jié)合應(yīng)用，在探測中發(fā)現(xiàn)圖紙標(biāo)定的斷層帶前方，有一段（15～20）m的地段可能存有斷層帶。用水平地質(zhì)鉆機(jī)驗(yàn)證了猜測結(jié)果，結(jié)合地質(zhì)素描的手段進(jìn)行了地質(zhì)勘測。綜合3種預(yù)測方式，完成本工程的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，掌握了施工現(xiàn)場斷層帶的規(guī)模、地下水含量和巖層的構(gòu)成等地質(zhì)條件。

4.2 加強(qiáng)監(jiān)控量測

監(jiān)控量測可以觀測到施工中圍巖的變化情況和支護(hù)的狀態(tài)，設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)時(shí)需根據(jù)施工現(xiàn)場的開挖支護(hù)作業(yè)的結(jié)果設(shè)立，也可根據(jù)需要增設(shè)監(jiān)測點(diǎn)。因其關(guān)系到整個(gè)隧道建設(shè)的安全控制，施工人員需高度重視。制定相應(yīng)監(jiān)測方案，按照施工計(jì)劃，嚴(yán)格監(jiān)控施工現(xiàn)場圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)隨著施工的推進(jìn)發(fā)生的變形情況，并記錄下監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。每隔一段時(shí)間，需對(duì)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)項(xiàng)目的變化情況，報(bào)送給相關(guān)負(fù)責(zé)人。正常狀態(tài)下1周報(bào)送1次，特殊狀態(tài)下，可每天1次。

4.3 穿越富水?dāng)鄬悠扑閹е饕┕し椒?/h3>

（1）超前帷幕注漿。注漿材料選用水泥水玻璃雙液漿或水泥漿液，按照從內(nèi)圈到外圈的注漿順序進(jìn)行施工。鑒于破碎帶施工時(shí)很容易產(chǎn)生塌孔的現(xiàn)象，需采用前進(jìn)式注漿方式。30 m是每一循環(huán)需注漿的長度，同時(shí)要確保開挖距離達(dá)到25 m，預(yù)留出5 m的距離作為止?jié){巖盤。在第一循環(huán)內(nèi)設(shè)置厚度為2 m的比漿墻，距離正洞襯砌開挖面0.5 m處的范圍為外輪廓。當(dāng)注漿結(jié)束后，要檢查每個(gè)注漿孔的注漿情況并做好記錄。以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)分析注漿的效果，若注漿效果不達(dá)標(biāo)，可進(jìn)行取芯檢測再次驗(yàn)證注漿結(jié)果，若也不達(dá)標(biāo)可進(jìn)行二次注漿[2]。圖1為超前帷幕注漿工藝。

圖1 超前帷幕注漿工藝

（2）超前管棚支護(hù)。隧道超前支護(hù)的形式有多種方式，常見的有A108 mm大管棚支護(hù)，A60 mm中管棚支護(hù)、小導(dǎo)管支護(hù)等，需要根據(jù)不同的施工地質(zhì)條件靈活選用支護(hù)的形式。本工程的超前管棚支護(hù)形式操作如下。

首先借助于管棚鉆機(jī)設(shè)備的輔助，利用沖擊回旋鉆將套管插入巖層內(nèi)，鉆進(jìn)成孔時(shí)要借助于大扭矩回轉(zhuǎn)套管的幫助，這樣成孔的精度較高，深度也符合標(biāo)準(zhǔn)。使用液壓夾頭，便于固定或打開鉆具的絲扣，可減少人工的勞動(dòng)強(qiáng)度。液動(dòng)注水泵的使用可以為清潔管具、清洗殘?jiān)鼛肀憷氖┕l件。當(dāng)管棚支護(hù)完成之后，才能進(jìn)行隧道的開挖，但開挖的最大長度需控制在整個(gè)管棚總長度的0.9倍以內(nèi)。若超出這一限定值，可重復(fù)進(jìn)行管棚支護(hù)，直到隧道施工開挖穿越了破碎帶為止。部分作業(yè)施工見圖2。

圖2 超前管棚支護(hù)施工

（3）開挖及支護(hù)。本工程開挖時(shí)采用的方法是臺(tái)階法+臨時(shí)仰拱法，當(dāng)開挖按循環(huán)進(jìn)尺的形式進(jìn)行時(shí)，可搭建臨時(shí)仰拱，與上臺(tái)階的施工錯(cuò)開（3～5）m后，可同時(shí)同步進(jìn)行下臺(tái)階的開挖。上臺(tái)階與下臺(tái)階的開挖，不論是從時(shí)間上還是從循環(huán)方式上都保持同步進(jìn)行。在開挖操作之后，可采用噴錨支護(hù)，搭建支護(hù)鋼架，并將其與鋼筋網(wǎng)通過焊接的方式連為一個(gè)整體，及時(shí)設(shè)置鎖腳錨管。為增強(qiáng)鎖腳錨管的穩(wěn)固性能，對(duì)其進(jìn)行灌漿，確保與拱架牢固地焊接在一起。

注意巖面的軟硬，對(duì)硬度較大的巖面可以采用高壓水清潔，對(duì)硬度較小，比較軟的巖面可采用高壓風(fēng)，將附著在巖面上的雜質(zhì)吹干凈。若有松動(dòng)的巖體，可以手動(dòng)敲除，當(dāng)桿體很長時(shí)可切除多余的部分。經(jīng)過上述步驟的處理，待確定整個(gè)巖面的干凈度符合標(biāo)準(zhǔn)之后，可進(jìn)行噴硅施工。施工中要遵循先邊墻施工后拱部噴硅的原則，在終凝達(dá)到1 h之后方可進(jìn)行復(fù)噴。注意混凝土噴射的回彈率需符合標(biāo)準(zhǔn)：邊墻回彈率要≤15%，拱部回彈率要≤25%。上述操作完成之后，要盡早錯(cuò)位開挖仰拱，安裝鋼架，加快初期支護(hù)的閉合速度，注意整個(gè)仰拱體系穩(wěn)定性能。

5 施工效果分析

在整個(gè)隧道的破碎帶施工中要注意監(jiān)測的工作銜接需連貫，不可間斷。為了獲取更為準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，需在鋼架的連接板上高出0.4 m的距離處安裝監(jiān)控設(shè)備，在鋼架的兩側(cè)頂入相互對(duì)稱的鎖腳錨管（型號(hào)A42 mm），鎖腳錨管應(yīng)與鋼架構(gòu)成45°傾角，并對(duì)其進(jìn)行焊接施工，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定之后，要拆除I18鋼拱架，隨后進(jìn)行掛網(wǎng)噴射混凝土封閉。置換鋼拱架的長度需達(dá)到6 m，一旦監(jiān)測結(jié)果顯示穩(wěn)定之后，即可執(zhí)行二襯施工。該環(huán)節(jié)的操作施工需采取安全措施：①使用人工+機(jī)械作業(yè)的方式來完成原鋼架的拆除工作，不能使用爆破作業(yè)，以免產(chǎn)生安全事故。②固定住鋼架腳，可以借助混凝土輔助施工，以固定鋼架腳的位置。③接觸初期支護(hù)時(shí)，需實(shí)時(shí)監(jiān)控周圍巖石的變化情況，若出現(xiàn)異常應(yīng)停止操作，待恢復(fù)正常之后再恢復(fù)施工。

6 結(jié)束語

地鐵隧道修建過程中需穿過富水?dāng)鄬悠扑閹┕r(shí)，需堅(jiān)守安全第一的理念。為避免出現(xiàn)事故，可采用超前支護(hù)手段輔助施工，不斷完善施工的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而提升施工質(zhì)量。這是個(gè)長久的研究課題，分析破碎帶不良地質(zhì)下鐵路隧道施工的案例，可以為其他工程的修建提供參照。