天平鐵路六盤山特長(zhǎng)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)的研究

肖學(xué)勇 錢治國(guó)

（1 天平鐵路有限公司，甘肅天水 741020；2 甘肅交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

1 概 況

天平鐵路六盤山特長(zhǎng)隧道位于甘肅省平?jīng)鍪腥A亭縣六盤山山脈，隧道總長(zhǎng)16719m，除進(jìn)口端長(zhǎng)度365.05m 位于R-1200m的曲線上，其余斷落均位于直線上；進(jìn)口576m 段落為蓮花臺(tái)車站雙線斷面，出口16143m 為單線斷面；隧道全部段落均為下坡，為全線第一長(zhǎng)隧。隧道洞身最大埋深700m，隧道洞身以N36°E的走向穿越六盤山，其嶺脊呈近東西走向；山勢(shì)陡峻，嶺高溝深，地面高程1530～2570m，相對(duì)高差300～800m。施工工期定為35個(gè)月。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

單線隧道建筑限界采用《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》（鐵道部令第29 號(hào)）中客貨共線鐵路建筑限界（V≤160km/h）的《隧道建筑限界圖（電力牽引區(qū)段）》限界標(biāo)準(zhǔn)，即“隧限-2A”；雙線隧道內(nèi)輪廓線適用于時(shí)速120km/h（＜160km/h）線間距5.2m的車站要求。

3 主要工程內(nèi)容和數(shù)量

3.1 主要工程內(nèi)容

明洞、正洞及斜井洞口、洞身開挖、洞身支護(hù)（超前支護(hù)、臨時(shí)支護(hù)、初期支護(hù)）、仰拱及填充、防排水、二次襯砌、綜合接地及預(yù)埋、道床以及棄碴場(chǎng)防護(hù)工程施工。

3.2 工程數(shù)量

正洞：?jiǎn)尉€隧道長(zhǎng)16143m，雙線隧道長(zhǎng)576m；

斜井：5 座總長(zhǎng)5721m。

4 水文地質(zhì)

4.1 水系

隧道洞身經(jīng)過(guò)地區(qū)受地貌單元、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等因素的控制與影響，地下水賦存條件各不相同，水文地質(zhì)情況比較復(fù)雜，地下水分布類型為巖溶裂隙潛水、承壓水及構(gòu)造基巖裂隙潛水。

4.2 地下水分布特征及類型

六盤山特長(zhǎng)隧道地下水的分布、埋深與含水層（體）的富水性，受控于地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和氣候條件。本區(qū)出露的地層主要有上第三系泥巖，白堊系砂巖夾泥巖、砂巖夾礫巖，三疊系砂巖及震旦系白云巖。受構(gòu)造影響，砂巖夾泥巖、砂巖夾礫巖區(qū)巖體風(fēng)化嚴(yán)重，節(jié)理裂隙發(fā)育，有利于地下水的入滲及儲(chǔ)存，白云巖生成年代早，溶隙、裂隙發(fā)育有利于地下水排泄，隧道區(qū)植被茂密，蓄水能力強(qiáng)，為大氣降水補(bǔ)給入滲創(chuàng)造了條件。隧道工地下分布形式主要有風(fēng)化裂隙水，構(gòu)裂隙水及巖溶水。

4.3 水化學(xué)測(cè)試

隧道區(qū)地表水、泉水、鉆孔水，水質(zhì)良好，對(duì)圬工不具備氯鹽和硫酸鹽化學(xué)侵蝕性。

5 施工關(guān)鍵技術(shù)

針對(duì)六盤山特長(zhǎng)隧道施工的特點(diǎn)、施工組織，本文只對(duì)施工的關(guān)鍵技術(shù)做出了相應(yīng)的研究，期望能夠?qū)ο囝愃频墓こ套龀鲋笇?dǎo)。

5.1 施工測(cè)量

5.1.1 洞外控制測(cè)量

隧道開工前，首先復(fù)測(cè)設(shè)計(jì)中線，嚴(yán)密平差，達(dá)到設(shè)計(jì)精度；對(duì)進(jìn)出口高程進(jìn)行聯(lián)測(cè)閉合，采用統(tǒng)一高程。洞外采用三角控制測(cè)量，每個(gè)洞口設(shè)置三個(gè)平面控制點(diǎn)，將控制點(diǎn)設(shè)在能相互通視，穩(wěn)固不動(dòng)，而且便于引測(cè)進(jìn)洞。

5.1.2 洞內(nèi)控制測(cè)量

1）高程控制測(cè)量采用三等精密水準(zhǔn)。

2）洞內(nèi)施工放樣

隧道開挖放樣分別采用BJSD-2 型三維激光斷面儀和J2 激光經(jīng)緯儀直接設(shè)站于洞內(nèi)中線點(diǎn)上，將掌子面里程和儀器高程輸入編程計(jì)算機(jī)后即可確定掌子面拱部中心，據(jù)此再放出開挖斷面。

5.1.3 竣工測(cè)量

竣工測(cè)量的主要內(nèi)容有：隧洞貫通測(cè)量、線路中線、隧洞凈空斷面和永久性高程點(diǎn)。

將測(cè)量新成果作為凈空測(cè)量、調(diào)整中線起始數(shù)據(jù)，并報(bào)監(jiān)理工程師審查批準(zhǔn)后使用。

5.2 進(jìn)洞及洞口段施工

5.2.1 洞口開挖

（1）地表處理及截水天溝

施工前做好邊坡開挖輪廓線和截水天溝，同時(shí)將洞口段開挖線以外10～15 米范圍的漏斗、洼地、危石等進(jìn)行處理，防止地表水向下滲漏或陷穴等繼續(xù)擴(kuò)大影響隧道安全，確保邊仰坡穩(wěn)定。

（2）洞口土石方開挖

洞口土石方用挖掘機(jī)開挖，開挖方法采用自上而下分層分臺(tái)階進(jìn)行。

（3）邊仰坡刷坡與支護(hù)

邊仰坡刷坡自上而下分層進(jìn)行，隨開挖及時(shí)進(jìn)行錨網(wǎng)噴或骨架護(hù)坡等支護(hù)。

5.2.2 暗洞進(jìn)洞

暗洞施工前首先對(duì)洞口襯砌外的邊仰坡進(jìn)行錨噴（網(wǎng)）加固。洞口土石方開挖到達(dá)明暗洞交界處滿足超前管棚施作高度時(shí)，開始施做超前支護(hù)。在超前支護(hù)施作完成后進(jìn)行暗洞洞身開挖。

5.2.3 明洞施工

（1）明洞開挖

明洞土石方開挖采取橫向分層縱向分段的方法進(jìn)行施工。

（2）仰拱及邊墻基礎(chǔ)施工

仰拱施工采用全幅施工。鋼筋安裝前先設(shè)置定位鋼筋，再安裝鋼筋，保證鋼筋位置的正確。預(yù)留接頭鋼筋，并長(zhǎng)短錯(cuò)開，保證滿足鋼筋焊接需要。鋼筋焊接采用幫焊接頭，縱環(huán)向施工縫處設(shè)止水條。

（3）拱墻混凝土澆注

明洞襯砌均采用模板臺(tái)車作內(nèi)模，外模采用組合鋼模對(duì)拱墻襯砌混凝土一次性灌注，混凝土由自動(dòng)計(jì)量拌合站生產(chǎn)，罐車運(yùn)輸，泵送入模，插入式振搗器振搗。

（4）防水層施工

明洞襯砌全部施工完畢后進(jìn)行防水卷材施工，但要在混凝土養(yǎng)護(hù)期滿后施工，先用砂漿將混凝土基面整平，然后然后再施作防水卷材。

（5）明洞回填

明洞回填施工在洞門施工完畢，混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行。先施工兩側(cè)回填漿砌片石，然后回填碎石土，從下至上，按設(shè)計(jì)對(duì)稱分層進(jìn)行?；靥钔练謱雍粚?shí)，采用人工配合機(jī)械進(jìn)行分層夯實(shí)。

5.3 洞身開挖施工

5.3.1 鉆爆施工

鉆爆作業(yè)是隧道施工控制工期、保證開挖輪廓的關(guān)鍵。本隧道采用微振動(dòng)控制光面爆破技術(shù)，并根據(jù)圍巖情況及時(shí)修正爆破參數(shù)，達(dá)到最佳爆破效果，形成整齊圓順的開挖斷面，減少超挖，杜絕欠挖。

本隧道周邊采用光面爆破，以確保開挖輪廓平整圓順，其光面爆破施工工藝流程見(jiàn)圖1 所示。

5.3.2 鉆爆作業(yè)

施工時(shí)按照爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行鉆眼、裝藥、連線和引爆。如開挖條件出現(xiàn)變化需要變更設(shè)計(jì)時(shí)，由主管技術(shù)人員確定，其它人員不可隨意改變。

測(cè)量中的每一循環(huán)都由測(cè)量技術(shù)人員在掌子面標(biāo)出開挖輪廓和炮孔位置。鉆孔施工嚴(yán)格按照炮眼布置圖正確對(duì)孔和鉆進(jìn)；力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一垂直面上；鉆眼完畢，按炮眼布置圖進(jìn)行檢查，有不符合要求的炮眼重鉆，經(jīng)檢查合格后，才能裝藥起爆。

圖1 光面爆破施工工藝流程圖

5.4 單線隧道控制工程開挖

針對(duì)不同的地質(zhì)、圍巖，制定不同的開挖方法，實(shí)現(xiàn)快速施工。Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖采用全斷面法開挖，光面爆破；Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖采用（短）臺(tái)階法開挖；黃土隧道采用上斷面環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工。出渣采用機(jī)械出渣、無(wú)軌運(yùn)輸。施工時(shí)及時(shí)采用物探技術(shù)對(duì)圍巖地質(zhì)情況進(jìn)行超前探測(cè)，堅(jiān)持“光面爆破、噴錨緊跟、監(jiān)控量測(cè)、及時(shí)反饋和修正”的原則。積極應(yīng)用隧道施工的新技術(shù)、新工藝，機(jī)械設(shè)備配套施工，形成開挖、出渣、噴錨支護(hù)與混凝土襯砌相配合的流水作業(yè)。Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖施工時(shí)，加強(qiáng)掏槽爆破，控制周邊光爆，合理進(jìn)尺，控制超挖，杜絕欠挖，采取全斷面開挖；Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖堅(jiān)持“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)、緊襯砌、快封閉”的原則，采取臺(tái)階法開挖；Ⅴ級(jí)圍巖加強(qiáng)段以及黃土隧道段采用上斷面環(huán)形開挖預(yù)留核心土法開挖，以風(fēng)鎬人工開挖為主，松動(dòng)爆破為輔。若需要使用松動(dòng)爆破工藝施工，必須堅(jiān)持“多打孔、少裝藥、弱爆破”的原則進(jìn)行施工，以減輕爆破振動(dòng)對(duì)圍巖的破壞，確保圍巖的穩(wěn)定。

5.5 雙線隧道開挖

六盤山特長(zhǎng)隧道進(jìn)口為雙線隧道，長(zhǎng)576m，圍巖級(jí)別為Ⅳ、Ⅴ級(jí)。Ⅳ級(jí)圍巖采用短臺(tái)階法施工；Ⅴ級(jí)圍巖采用環(huán)形開挖留核心土法施工，必要時(shí)采用CD 法施工。

5.5.1 臺(tái)階法開挖

Ⅳ級(jí)圍巖采用短臺(tái)階法開挖，短臺(tái)階法施工將斷面分為上下兩部分。臺(tái)階長(zhǎng)度5～8m，為了保證開挖輪廓圓順、準(zhǔn)確，維護(hù)圍巖自身承載能力，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，拱部及邊墻采用光面爆破。工藝流程圖見(jiàn)圖2 所示。

圖2 臺(tái)階法施工工藝流程圖

5.5.2 CD 法開挖

Ⅳ級(jí)圍破碎段以及Ⅴ級(jí)圍巖采用CD法施工。工藝流程圖見(jiàn)圖3 所示。

圖3 CD 法施工工藝流程圖（以Ⅴ級(jí)圍巖為例）

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