淺談鐵路客運(yùn)專線隧道工程開挖及初支施工質(zhì)量控制技術(shù)

殷慶武

摘要:客運(yùn)專線是鐵路現(xiàn)代化建設(shè)的標(biāo)志性工程,其建設(shè)目標(biāo)是達(dá)到國際一流的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);文章針對高速鐵路客運(yùn)專線隧道工程的特點(diǎn),結(jié)合多年的隧道施工經(jīng)驗(yàn),詳細(xì)分析闡述了開挖方法、初期支護(hù)、技術(shù)參數(shù)、施工工序及施工注意事項等,對客運(yùn)專線隧道工程施工具有指導(dǎo)借鑒意義。

關(guān)鍵詞:客運(yùn)專線 隧道工程 開挖初支 施工技術(shù)

中圖分類號:U45文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-8937(2009)03-0113-02

目前我國鐵路建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入一個黃金機(jī)遇期。落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,構(gòu)建和諧社會,建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的戰(zhàn)略任務(wù),使鐵路的比較優(yōu)勢更加突出。鐵路部門抓住鐵路建設(shè)的黃金機(jī)遇期,一場前所未有的大規(guī)模高標(biāo)準(zhǔn)鐵路建設(shè)全面展開。

鐵道部新頒布的200～350 km/h客運(yùn)專線鐵路隧道質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)及客運(yùn)專線暫行技術(shù)條件,參照了歐洲高速鐵路標(biāo)準(zhǔn)和我國秦沈客運(yùn)專線、青藏鐵路建設(shè)的經(jīng)驗(yàn),與以往鐵路建設(shè)工程相比,采用了許多新技術(shù)、新工藝,并對每個分部工程的質(zhì)量指標(biāo)提出了新要求。本文針對隧道的開挖、初期支護(hù)角度進(jìn)行闡述提高隱蔽工程質(zhì)量以滿足新要求。

1隧道開挖

隧道質(zhì)量取決于工藝質(zhì)量,工藝質(zhì)量取決于開挖、初期支護(hù)及防排水質(zhì)量等,初期支護(hù)和防排水質(zhì)量等比較好控制可以加強(qiáng)監(jiān)管,那么重點(diǎn)就是開挖質(zhì)量,開挖質(zhì)量又取決于鉆爆質(zhì)量,就是說理論上沒有了超欠挖,后續(xù)的初支質(zhì)量就有了保證,因此說隧道質(zhì)量的好壞很大程度上取決于鉆爆的質(zhì)量。

根據(jù)地質(zhì)條件、開挖斷面、開挖進(jìn)尺、爆破器材等條件編制爆破設(shè)計,合理選擇周邊眼間距及周邊眼的最小抵抗線,輔助炮眼交錯均勻布置,周邊眼與輔助眼眼底在同一垂直面上,掏槽炮眼加深。

嚴(yán)格控制周邊眼的裝藥量,采用間隔裝藥,使藥量沿炮眼全長均勻分布。采用常規(guī)乳化炸藥,塑料導(dǎo)爆管非電毫秒雷管起爆,采用毫秒微差有序起爆。

1.1鉆爆參數(shù)選擇

通過爆破試驗(yàn)確定爆破參數(shù),試驗(yàn)時參照表1.1的參數(shù)執(zhí)行。

1.2掏槽方式

采用風(fēng)鉆鉆孔,斜眼掏槽。

1.3裝藥結(jié)構(gòu)

周邊眼:用小直徑藥卷間隔裝藥,見圖1.3周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖。

其它眼:采用底部連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。

1.4堵塞方式

所有裝藥炮眼用炮泥堵塞,周邊眼堵塞長度不小于30cm。

1.5爆破效果檢查

①斷面儀檢查斷面超欠挖。

②開挖輪廓圓順,開挖面平整檢查。

③爆破進(jìn)尺是否達(dá)到爆破設(shè)計要求。

④爆出石碴塊是否適合裝碴要求。

⑤炮眼痕跡保存率硬巖≥80%,中硬巖≥60%,并在開挖輪廓面上均勻分布。

⑥兩次爆破銜接臺階不大于10cm。

爆破設(shè)計優(yōu)化

每次爆破后檢查爆破效果,分析原因及時修正爆破參數(shù),提高爆破效果,改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

超欠挖控制措施

成立超欠挖管理領(lǐng)導(dǎo)小組,編制超欠挖管理辦法,制訂詳細(xì)的獎罰措施,并嚴(yán)格執(zhí)行。

派專人負(fù)責(zé)超欠挖控制,每次爆破由專業(yè)工程師值班檢查監(jiān)督爆破全過程,以保證鉆爆作業(yè)按設(shè)計進(jìn)行。

采用光面爆破,減少對周邊圍巖的擾動,保證開挖成型質(zhì)量。

2 初期支護(hù)

初期支護(hù)施工工序流程:開挖后初噴砼→系統(tǒng)支護(hù)(錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼架)施工→復(fù)噴砼至設(shè)計厚度→進(jìn)入下一循環(huán)。

2.1 噴射混凝土施工

①巖面處理:若巖面地下水較多,首先對其進(jìn)行封堵、接排水管或在巖面上鑿溝進(jìn)行引水;用高壓水自上而下沖洗基巖表面并使巖石表面接近飽和狀態(tài);剝落部分,用噴射混凝土噴護(hù)填平。

②混凝土生產(chǎn):采用大型自動計量拌合站生產(chǎn),每次拌和不超過攪拌機(jī)額定容量的80%。根據(jù)施工情況選用適合本工程的外加劑滿足運(yùn)輸條件。

③混凝土運(yùn)輸:用混凝土攪拌車運(yùn)輸,現(xiàn)場制定合理的運(yùn)輸調(diào)度措施,確保拌好的混凝土料在最短時間內(nèi)運(yùn)至工作面而不發(fā)生離析、漏漿、嚴(yán)重泌水及坍落度損失過多等現(xiàn)象。

④噴射混凝土:噴射時自下而上進(jìn)行,噴嘴作小圓周運(yùn)動;工作風(fēng)壓0.3～0.5MPa,噴拱部時稍大;噴嘴至作業(yè)面距離為1.0～1.5m,噴嘴盡量垂直巖面;圍巖分兩次噴到設(shè)計厚度。

⑤養(yǎng)護(hù):加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),以充分發(fā)揮混凝土的內(nèi)在強(qiáng)度和耐久性。若相對濕度大于90%時,采取自然養(yǎng)護(hù);否則用噴水法進(jìn)行養(yǎng)護(hù),噴水養(yǎng)護(hù)需在噴混凝土終凝2h后進(jìn)行,時間期達(dá)7d以上。

⑥噴混凝土?xí)r,加強(qiáng)通風(fēng)并配置好勞動防護(hù)用品,確保作業(yè)人員的安全和衛(wèi)生,并及時清理回彈混凝土。

⑦回彈控制:拱部不大于15%,邊墻不大于10%。采取的措施:配備有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)熟練的噴射手實(shí)施噴射操作;材料使用上嚴(yán)格要求,使所用的材料為最優(yōu);制定相應(yīng)的作業(yè)指導(dǎo)書并在施工中根據(jù)實(shí)際情況不斷完善;在實(shí)際施工中盡快取得工作風(fēng)壓、噴射距離、送料速度三者之間的最佳參數(shù)值,在最佳參數(shù)值下噴混凝土最密實(shí)、質(zhì)量最穩(wěn)定,并回彈最小;攪拌時,通過在混凝土中摻加外加劑以增加混凝土粘結(jié)性從而減少回彈。

⑧冬季施工嚴(yán)格執(zhí)行以下規(guī)定:混合料進(jìn)入噴射機(jī)溫度不低于+5℃;普通硅酸鹽水泥或礦碴水泥配制的噴射混凝土強(qiáng)度在分別低于設(shè)計強(qiáng)度30%和40%時不得受凍。

2.2錨桿施工

錨桿主要為砂漿錨桿、中空注漿錨桿和自進(jìn)式錨桿,中空注漿錨桿用于拱部,砂漿錨桿用于邊墻。施工方法及技術(shù)措施:

中空注漿錨桿主要設(shè)在拱部及圍巖較差地段的拱墻。首先按設(shè)計要求,在開挖面上準(zhǔn)確畫出需施設(shè)的錨桿孔位。鉆孔方式同砂漿錨桿施工。檢查導(dǎo)管孔達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后,安裝錨桿并按設(shè)計比例配漿,采用電動注漿機(jī)注漿,注漿壓力符合設(shè)計要求;一般按單管達(dá)到設(shè)計注漿量作為結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計終壓不少于20分鐘,進(jìn)漿量仍達(dá)不到注漿終量時,亦可結(jié)束注漿,并保證錨桿孔漿液注滿。最后在綜合檢查判定注漿質(zhì)量合格后,用專用螺帽將錨桿頭封堵,以防漿液倒流管外。

錨桿原材料規(guī)格、長度、直徑符合設(shè)計要求,錨桿桿體除銹。錨桿孔位、孔深及布置形式符合設(shè)計要求,錨桿用的水泥漿,其強(qiáng)度不低于規(guī)定要求,水泥用普通硅酸鹽水泥。

按設(shè)計要求定出位置,孔距允許誤差±100mm;保持錨孔順直,并與巖層主要結(jié)構(gòu)面基本垂直;鉆孔深度及直徑與桿體相匹配。桿體插入錨桿孔時,保持位置居中,水泥漿符合設(shè)計要求,錨桿桿體露出巖面長度不大于錨桿總長的5%。錨桿孔內(nèi)水泥漿飽滿密實(shí),水泥漿內(nèi)添加適量的外加劑。有水地段先引出孔內(nèi)的水或在附近另行鉆孔再安裝錨桿。錨桿墊板與孔口混凝土密貼。隨時檢查錨桿頭的變形情況,緊固墊板螺帽。

2.3 鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)

鋼筋須經(jīng)試驗(yàn)合格,使用前除銹去污,在洞外分片制作,安裝時搭接長度不小于一個網(wǎng)格尺寸。

人工鋪設(shè)緊貼巖面,與錨桿、鋼架或其他裝置連接牢固。

噴混凝土?xí)r,減小噴頭至受噴面距離和控制風(fēng)壓,以減少鋼筋網(wǎng)振動,降低回彈。鋼筋網(wǎng)保護(hù)層厚度滿足設(shè)計要求。

2.4 鋼架施工

①制作:按設(shè)計尺寸在洞外分節(jié)下料制作,制作時嚴(yán)格按設(shè)計圖紙進(jìn)行,保證每節(jié)的弧度與尺寸均符合設(shè)計要求,加工后拼裝檢查,并進(jìn)行標(biāo)示,嚴(yán)禁不合格產(chǎn)品進(jìn)場。

②安裝:按設(shè)計要求安裝,安裝尺寸允許偏差:橫向和高程為±5cm,垂直度±2°。鋼架的下端設(shè)在穩(wěn)固的地層上,拱腳高度低于上部開挖底線以下15～20cm。拱腳超挖時,加設(shè)鋼板或混凝土墊塊。安裝后利用鎖腳錨桿定位。超挖較大時,拱背噴同級混凝土回填,以使支護(hù)與圍巖密貼,控制其變形的進(jìn)一步發(fā)展。兩排拱架間用縱向連接鋼筋連接牢固,環(huán)向間距按設(shè)計要求設(shè)置,以便形成整體受力結(jié)構(gòu)。

③施工技術(shù)措施:鋼架安裝時,嚴(yán)格控制其內(nèi)輪廓尺寸,且預(yù)留沉降量,防止侵限。鋼架安裝好后,用鎖腳錨桿固定,防止其發(fā)生移位。拱架背后噴砼密實(shí),拱架全部被噴射混凝土覆蓋,保護(hù)層厚度滿足設(shè)計要求。

鐵路客運(yùn)專線隧道工程要求主體工程質(zhì)量必須確保零缺陷,鐵路運(yùn)營之初就要求按設(shè)計速度開通,有些甚至超過了設(shè)計速度,并要經(jīng)得起運(yùn)營和歷史的考驗(yàn)。因此必須從隧道開挖、初期支護(hù)等角度嚴(yán)格控制,加強(qiáng)過程控制,確保工程質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)建設(shè)一流鐵路客運(yùn)專線的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn):

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