基于復雜環境的既有隧道擴挖施工要點

阮輝煌

（中鐵四局集團第五工程有限公司，江西 九江 332000）

1 項目簡單介紹

既有馬尾隧道結構屬于一體式襯砌，組成包含兩條道。使用的是端墻式洞門，它的里面包括四個人行橫洞及一個車行橫洞，都屬于原位改造。南北洞道路設計線之間的距離是22.16m。設計了Ⅴ級圍巖使用CD 開始挖掘，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級圍巖采用臺階法開始挖掘。

圖1 馬尾隧道標段位置圖

具體病害情況是：1） 拱的頂部實際襯砌的厚度不達標；2） 拱的背部都有脫空和不密實的情況；3） 存在滲漏水現象。此工程的重點為把隧道在原來的位置上加寬，將原來的結構改變成為四個車道并加設了一個人行道，由此斷面的車道與人行道都加大了一倍。加寬之后：南洞樁號SK17+651～SK18+621,北 洞 樁 號NK17+640 ～NK18+610，兩 洞 的 均 長0.97km,對于洞中的橫洞車行與人行并存的情況借助于原結構進行改造。

2 項目重點和難點

1） 由于在施工的過程中需要分階段、分區域，同時開展多個工作面施工，工期時間很短，需要投入較多的機械設備，所以容易導致相同的機械配置不能滿足使用的情況。2）南、北洞各自封閉起來施工，首先進行北洞拓寬，等到北洞結構完成且交工驗收合格通車之后，南洞才能開始施工，相互干擾作用比較大。3） 此過程的重點環節是加寬既有隧道二襯和初支開始挖掘及拆除，它的工作量大，決定著工期的進度。

3 擴挖要點

3.1 洞身開始挖掘

開始挖掘前應該先對既有隧道回填，前期使用的是隧道明挖段開始挖掘土石方，確保施工工作面，后期使用的為洞內開始挖掘的洞渣，回填至拱腰的高度，把用不了的洞渣拉出去。施工Ⅴ級圍巖借助于CD 的方法；其余級別的圍巖在挖掘的過程中都是借助于臺階法。在不良地質段施工的過程中要堅持“先預報、快封閉、管超前、短進尺、強支護、弱爆破、嚴注漿、勤量測”的原則。初期支護要按時成環，依照測量圍巖的數據及時做調整支護參數、二次襯砌及開始挖掘工法。

1） CD 法施工次序如下：把既有隧道調整支護參數至拱腰高度，1、拆除它的支護結構，2、施工上臺階右側初支和臨時中支撐，3、開始挖掘左上臺階，4、施工左上臺階初支、鎖腳錨桿，5、拆除支護結構，開始挖掘右中臺階，6、施工右中臺階的初期支護和臨時中支撐、鎖腳錨桿，7、開始挖掘左中臺階，8、施工左中臺階初支、鎖腳錨桿，9、開始挖掘右下臺階，10、施工右下臺階仰拱初支和臨時支撐，11、開始挖掘左下臺階，12、施工左下臺階仰拱初支、鎖腳錨桿，13、拆除臨時支護（臨時中支撐），14、施工仰拱防水及仰拱砼，15、填充層施工，16、施工拱部防水、17 拱部二襯施工。施工順序見下圖：施工順序如下圖所示：

圖2 CD法施工Ⅴ級級圍巖工序圖

2） Ⅳ級圍巖兩臺階法施工次序如下：把既有隧道回填至拱腰位置，1、拆除左上臺階支護，開始挖掘左上臺階，2、施工左上臺階初支、鎖腳錨桿，3、拆除右上臺階支護，開始挖掘右上臺階，4、施工右上臺階初支、鎖腳錨桿，5、開始挖掘左下臺階，拆除左下臺階支護，6、施工左下臺階初支、鎖腳錨桿，7、開始挖掘右下臺階，8、施工右下臺階初支、鎖腳錨桿，9、開始挖掘下臺階中部預留核心土，拆除既有隧道支護，10、開挖仰拱開始，11、仰拱初支建設12、填充層砼建設仰拱，13、拱部上的防水層建設，14 施工拱部二襯。施工順序見下圖

圖3 Ⅳ級圍巖兩臺階分步開始挖掘法施工

3） Ⅱ、Ⅲ級兩臺階分步法施工次序為：把既有隧道回填至拱腰處，拆除臺階支護結構，開始挖掘上臺階1 部分；施工上臺階2 部分初支；開始挖掘下臺階3 部分及拆除路面和襯砌；臺階左側隧道4 初支；開始挖掘下臺階5 部分；施工右側下臺階初支6；施工下臺階預留部分7；開始挖掘路面層8；施工路面層砼；施工拱部防水層；施工拱部二襯。

3.2 初期支護

圖4 濕噴機械手工藝流程圖

1） 噴射混凝土，使用濕噴技術在隧道初期支護噴射混凝土的過程中。噴射混凝土在洞外拌與站集中拌和，由攪拌運輸車送到洞內，使用濕噴機噴射。在挖掘完成后，先噴射40mm 厚的封閉巖面，接著打設錨桿、架立鋼架、掛鋼筋網，清理初噴巖面后復噴至設計厚度。

2） 錨桿施工，此操作要在初噴后及時開始，承載結構的構成包括它和噴射混凝土、鋼筋網片、鋼支撐。錨桿機鉆孔安裝在錨桿鉆孔拱部，其它的位置能安裝風動鑿巖機鉆孔。鉆孔直而圓和巖面垂直，孔口的巖面應平坦，錨桿孔的尺寸符合設計的標準。設置墊板在所有錨桿上，作用是在錨桿發生偏移的時候時調整過來，墊片緊緊貼附與巖面，安裝后露出的部分最多為10cm。

3） 鋼筋網施工，鋼筋的網片使用Ⅰ級φ0.8cm 鋼筋來焊接制成，在鋼構件廠里面集中加工完成。首先使用直機將鋼筋調直，再把它們截斷成條，焊接成型是借助于焊網機。綜合參照拱架之間的距離及網片間需要搭接的長度來確定鋼筋網片的尺寸。使用焊接長度為一到二個網格來搭接網格。必須把清理干凈表面的油漬、漆污、水泥漿及易掉落的浮皮、鐵銹等，才可以焊接鋼筋，鋼筋網片在完成加工后必須保證平整，鋼筋表面位置沒有削弱其截面的痕跡。

4） 鋼拱架建設，依據設計的規定安裝鋼架，長度上可以存在偏差范圍是：高程及橫向為上下50mm，垂直度高低2°。在穩固的地面上安裝鋼架的下端，拱腳高度比上部開始挖掘底線下部低150～200mm。要安裝混凝土墊塊或者鋼板在拱腳開始挖掘超深時候。之后使用鎖腳鋼管進行定位。超挖程度很大時，噴填相同級別的混凝土到拱背上，保證圍巖與支護緊緊貼在一起，防止進一步發生變形。使用Φ25cm@100cm 鋼筋拉桿縱向把兩排鋼架連接結實，以組成整體受力的結構。

4 結語

既有通過隧道改擴建變成新的隧道，減少了征地拆遷的費用，大大降低了總投入資金，而且舊線的再次利用減小了火車運行對環境造成的污染。綜上所述，隧道的擴挖比新建隧道更有經濟意義。