高鐵隧道施工技術(shù)中正洞施工工藝探析

劉創(chuàng)印

摘 要：以新建貴廣鐵路6標(biāo)天平山隧道為依托工程，分析了高鐵隧道施工特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，分析了隧道施工測(cè)量、洞口段施工、進(jìn)洞施工、超前支護(hù)、隧道開(kāi)挖等施工工藝。

關(guān)鍵詞：隧道施工；正洞；工藝

1 工程概況

新建貴廣鐵路6標(biāo)天平山隧道起迄里程為DK366+865～DK380+875，全長(zhǎng)14010m，為單洞雙線隧道。隧道進(jìn)口段位于半徑為5500m的右偏曲線上，出口段位于半徑為6000m的左偏曲線上。從隧道進(jìn)口至出口依次為135m上坡，坡度為17‰；2163上坡，坡度為3‰；10834m下坡，坡度為20‰；878m下坡，坡度為17.8‰。根據(jù)地形條件、工期要求，共設(shè)置0#、1#、2#、3#、4#斜井。

隧道洞身共穿越3條區(qū)域性斷裂帶，線路走向與斷層走向大角度相交。受區(qū)域性斷裂影響，次級(jí)構(gòu)造極為發(fā)育，測(cè)繪、物探及鉆探等勘探成果綜合分析另有10條斷層與隧道存在密切關(guān)聯(lián)。洞身的含水巖為碎屑類巖組，主要是基巖的裂縫水。對(duì)于地下水來(lái)講，其富水特性同地形地貌、巖性、植被、降水等存在密切的關(guān)聯(lián)。整體隧道主體為頁(yè)巖及砂巖，裂縫的發(fā)育相對(duì)較好，節(jié)理較清晰，延展性較強(qiáng)，特別是斜核位置，地下富集良好，成分為碎屑巖裂縫水。地面水源的主要補(bǔ)給為自然降雨，通過(guò)滲透、補(bǔ)給，順地勢(shì)傾向流動(dòng)，成分散狀，在坡腳位置一起排入溪溝及大江大河中，年水位變幅1～5m。

2 施工特點(diǎn)

天平山隧道Ⅲ級(jí)圍巖段長(zhǎng)2980m，占21%；Ⅳ級(jí)圍巖段長(zhǎng)9808m，占70%；Ⅴ級(jí)圍巖段長(zhǎng)1224m，占9%。施工特點(diǎn)如下：

（1）施工現(xiàn)場(chǎng)地處大山深處，施工便道長(zhǎng)，路況險(xiǎn)峻，材料及機(jī)具設(shè)備進(jìn)場(chǎng)十分困難。施工現(xiàn)場(chǎng)崎嶇不平，現(xiàn)場(chǎng)臨建布設(shè)困難。

（2）斜井長(zhǎng)，縱坡大，涌水量大，洞內(nèi)施工運(yùn)輸、通風(fēng)及排水難度大。

（3）隧道長(zhǎng)，施工任務(wù)重，工期緊。進(jìn)場(chǎng)便道修建難度大，時(shí)間長(zhǎng)，2#、3#斜井承擔(dān)正洞施工任務(wù)較重；同時(shí)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察，2#、3#斜井沒(méi)有再次優(yōu)化及增加斜井的條件，工期異常緊張。

（4）工程地質(zhì)條件復(fù)雜，隧道穿越13條斷層破碎帶，6條褶皺帶，施工難度較大。

（5）氣候情況相對(duì)特別。項(xiàng)目所在區(qū)域經(jīng)常三日沒(méi)有晴天，降雨較多，所以，應(yīng)事先做好雨天施工。

（6）沿途少數(shù)民族相對(duì)較多。項(xiàng)目所在地區(qū)少數(shù)民族相對(duì)較多，施工過(guò)程中需要同沿途人員搞好關(guān)系，掌握風(fēng)土人情，加大對(duì)職工的教育力度。

（7）隧道處于國(guó)家級(jí)花坪自然保護(hù)區(qū)邊緣、自治區(qū)級(jí)壽城自然保護(hù)區(qū)緩沖帶，對(duì)水土地質(zhì)、環(huán)境的要求相對(duì)較高。項(xiàng)目所在區(qū)域水系相對(duì)較發(fā)達(dá)，植被發(fā)育良好，所以，應(yīng)做好環(huán)保工作。同時(shí)，施工周邊樹(shù)木、森林較多，因此，防火工作施工關(guān)鍵。

（8）安全風(fēng)險(xiǎn)大，天平山隧道屬于貴廣鐵路Ⅰ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)隧道，存在突泥、突水、瓦斯、軟巖大變形等地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)。

（9）隧道進(jìn)口、1#、2#斜井位于黃沙河中，需沿黃沙河修建施工便道約30km，途中需架設(shè)便橋、穿越峽谷、盤(pán)山調(diào)緩坡度；進(jìn)場(chǎng)既有便道多處存在坡陡彎急，需進(jìn)行改建、擴(kuò)寬處理，同時(shí)所有橋梁涵洞、擋墻需進(jìn)行加固處理；鄉(xiāng)村盤(pán)山土路多為其村民和林場(chǎng)出資修建。施工期間干擾大，極有可能索要補(bǔ)償修路費(fèi)用。

（10）隧道進(jìn)口、1#、3#斜井施工場(chǎng)地狹小，臨建布置困難；施工期間對(duì)水土保持、環(huán)境保護(hù)及森林防火要求極高，附近沒(méi)有合適棄土場(chǎng)，均需外運(yùn)，并且運(yùn)距較遠(yuǎn)；考慮到水保要求，棄土場(chǎng)需修建大型擋土墻進(jìn)行防護(hù)。

（11）隧道施工區(qū)域附近有4座水電站，施工對(duì)附近水系存在一定影響，勢(shì)必影響水電站的正常運(yùn)營(yíng)，特別是步厄水電站引水洞從隧道出口段上方穿過(guò)，估計(jì)隧道施工對(duì)其影響較大。

（12）隧道區(qū)域附近水系發(fā)育，考慮到隧道除進(jìn)口有788m上坡外，其余均處于下坡，只有出口作業(yè)面順坡排水，進(jìn)口及0#、1#、2#、3#、4#斜井作業(yè)面施工期間全部需反坡排水，施工難度極大。

3 施工技術(shù)

3.1 施工測(cè)量

（1）對(duì)洞口進(jìn)行測(cè)量

依據(jù)斜井口結(jié)構(gòu)及地面標(biāo)高情況，對(duì)洞口的坐標(biāo)及邊坡的挖掘中心坐標(biāo)進(jìn)行細(xì)致計(jì)算，通過(guò)了解導(dǎo)線同相關(guān)數(shù)值的關(guān)聯(lián)，使用全站測(cè)量設(shè)備在洞口的邊坡位置進(jìn)行放線，以10m樁體的中心點(diǎn)為坐標(biāo)基準(zhǔn)，以放出的坐標(biāo)點(diǎn)當(dāng)做騎馬樁，從而對(duì)洞口的挖掘坡度予以控制。

（2）對(duì)洞身進(jìn)行測(cè)量

在進(jìn)行隧道的洞身挖掘期間，需要依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展工作，保證線路樁體坐標(biāo)及結(jié)構(gòu)標(biāo)高、尺寸的數(shù)值精準(zhǔn)，同時(shí)每間隔5～10m左右編訂隧道的標(biāo)高圖表。測(cè)量工作人員借助洞里測(cè)量的控制點(diǎn)，盡快傳遞挖掘的高程及中線，然后測(cè)量隊(duì)伍使用斷面檢測(cè)設(shè)備對(duì)隧道的支架、挖掘輪廓線及砌模進(jìn)行核對(duì)，保證所有內(nèi)容符合標(biāo)準(zhǔn)后才可以開(kāi)展下一工序施工，同時(shí)施工解析法對(duì)混凝土的凈斷面進(jìn)行測(cè)量。在洞中實(shí)施放樣期間，需要配備溫度計(jì)、氣壓表，從而保證能夠隨時(shí)依據(jù)真實(shí)情況修正設(shè)備的溫度及氣壓。

3.2 洞口位置施工

（1）對(duì)洞口仰坡、邊坡等位置進(jìn)行開(kāi)挖防護(hù)

在挖掘邊坡、仰坡期間，需要事先進(jìn)行截水天溝施工，遵照相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)由上到下挖掘邊坡、仰坡，同時(shí)盡快遵照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邊坡、仰坡進(jìn)行鞏固，防止發(fā)生雨水滲透情況，引發(fā)坍塌隱患。

（2）洞口的排水

在進(jìn)行邊坡、仰坡施工前，需要人為挖掘5～10m左右的邊緣線，同時(shí)進(jìn)行截水天溝的施工，等到進(jìn)入洞中，盡快進(jìn)行洞門(mén)及兩邊排水溝的施工，進(jìn)而保證其同截水溝連接成排水體系。

（3）洞門(mén)的修筑

當(dāng)進(jìn)洞以后，施工步入正軌，相應(yīng)的需要進(jìn)行洞門(mén)的修筑，選用混凝土進(jìn)行澆筑，使用鋼管架設(shè)腳手架平臺(tái)，并且施工大面積的鋼模板進(jìn)行建模，施工混凝土輸送泵實(shí)施澆筑施工，在混凝土內(nèi)部插入振搗設(shè)備，保證混凝土振搗均勻。當(dāng)洞門(mén)修筑完成后，盡快進(jìn)行洞頂邊坡、仰坡防護(hù)項(xiàng)目及排水溝的修筑工作，確保洞口排水通暢、穩(wěn)固。

防止積水長(zhǎng)時(shí)間浸泡墻腳和隧底造成邊墻圍巖失穩(wěn)。

（4）明洞的施工

一般來(lái)講，在對(duì)明洞進(jìn)行施工時(shí)選用的方法為明挖法，選用機(jī)械挖掘設(shè)備進(jìn)行分層、分段挖掘，同時(shí)拱上選用放坡挖掘的措施，拱下選用豎直邊坡挖掘的形式，如有必要，可以輔助以爆破、震動(dòng)挖掘，機(jī)械設(shè)備同人工予以配合。遵照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)挖掘位置進(jìn)行支護(hù)，選用掛鋼筋網(wǎng)、噴混凝土等技術(shù)予以防護(hù)。當(dāng)隧道底部挖掘完成后，需要對(duì)其地質(zhì)情況進(jìn)行勘察，依據(jù)勘察的結(jié)構(gòu)對(duì)地基予以處理，之后開(kāi)展仰拱施工。結(jié)合監(jiān)控的數(shù)據(jù)盡快開(kāi)展明洞鋪砌施工，鋪砌施工選用的建材原料為復(fù)合防水板，將其鋪設(shè)到墻角的滲水孔位置，在外部應(yīng)用標(biāo)號(hào)為M10的混凝土刷圖3cm厚的保護(hù)層，預(yù)防出現(xiàn)回填損壞防水層的問(wèn)題。等到鋪砌的強(qiáng)度滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)后，最終在洞頂種植植被。

3.3 進(jìn)洞施工

天平山的隧道正洞選用大管棚進(jìn)洞，斜井采用噴錨構(gòu)筑“臨時(shí)明洞法”進(jìn)洞。

（1）噴錨構(gòu)筑“臨時(shí)明洞法”進(jìn)洞

施工時(shí)少量開(kāi)挖邊坡，盡量減少對(duì)土體擾動(dòng)，然后架立工字鋼架抵緊仰坡面，60～80cm/榀，施工?42小導(dǎo)管超前支護(hù)，鋼架之間用螺紋鋼縱向連接并掛網(wǎng)，噴射混凝土將鋼架包裹，形成半斷面的臨時(shí)明洞，噴射明洞混凝土?xí)r延伸到仰坡坡面，連成一體。進(jìn)洞采用環(huán)形開(kāi)挖，預(yù)留核心土法施工。

（2）大管棚進(jìn)洞

在進(jìn)行大管棚施工時(shí)，選用直徑為108mm的鋼管，成環(huán)狀鋪設(shè)，長(zhǎng)度約為15～30m左右。在施工期間，應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展工作，事先預(yù)留導(dǎo)向管，應(yīng)用管棚鉆設(shè)備進(jìn)行鉆孔，加裝鋼管，注入水泥砂漿。當(dāng)管棚支護(hù)完成以后，使用環(huán)狀挖掘預(yù)留法或雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)洞。

進(jìn)洞施工堅(jiān)持“弱（不）爆破、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)”的施工原則，以策安全。

3.4 超前支護(hù)

（1）超前大管棚

本隧道進(jìn)出口各設(shè)一環(huán)30m長(zhǎng)超前大管棚，超前長(zhǎng)管棚采用?108熱軋無(wú)縫鋼管。

施工注意事項(xiàng)：大管棚施工前編制詳細(xì)的專項(xiàng)施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，組織所有施工人員學(xué)習(xí)。鉆孔前，按設(shè)計(jì)對(duì)鉆孔的位置進(jìn)行精心布置。在注入水泥砂漿時(shí)，需要了解注漿的壓力及漿液的配合比，保證注漿的壓力滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，持續(xù)注漿10min以后停止注漿。創(chuàng)造良好的照明條件，施工時(shí)專人統(tǒng)一指揮。

（2）?42mm超前小導(dǎo)管

施工措施：在挖掘施工前，選用型號(hào)為YT-28的風(fēng)動(dòng)鑿巖設(shè)備沿著輪廓線10cm的距離進(jìn)行鉆孔施工，待成孔后，加裝超前小導(dǎo)管，并將其尾部同鋼架焊接在一起。

施工工藝：制作鋼花管用?42mm超前小導(dǎo)管在構(gòu)件加工廠。將其前面制作成錐狀，在其尾部焊接直徑為8mm鋼筋箍，在導(dǎo)管壁上，每間隔15cm進(jìn)行鉆眼，互相交錯(cuò)，直徑控制在6～8mm之間。風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔后，把小導(dǎo)管遵照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求安插進(jìn)孔內(nèi)，如果四周巖體相對(duì)較軟弱，則可以直接使用鑿巖設(shè)備或者游錘將導(dǎo)管順格柵架打入其中，同鋼架焊接在一起，組成預(yù)支護(hù)體系。

（3）超前錨桿

施工方法：采用鑿巖機(jī)鉆孔，攪拌機(jī)拌制砂漿，注漿泵注漿。

3.5 隧道開(kāi)挖

依據(jù)四周的環(huán)境及圍巖的等級(jí)選用挖掘措施：如果為雙線隧道，圍巖的等級(jí)為Ⅲ級(jí)，則可以選用臺(tái)階的方法進(jìn)行施工；如果圍巖的等級(jí)為Ⅳ級(jí)，則可以選用臺(tái)階或七步法進(jìn)行挖掘施工；如果圍巖的等級(jí)為Ⅴ級(jí)，則選用七步法、CD或CRD法施工，洞口段Ⅴ級(jí)圍巖采用雙側(cè)壁法施工。

圍巖等級(jí)為Ⅲ級(jí)的區(qū)域?yàn)楦咝Э刂瞥吠?，?yīng)用光面爆破的技術(shù)進(jìn)行挖掘施工；圍巖等級(jí)為Ⅳ級(jí)選用控制微振動(dòng)爆破技術(shù)挖掘施工；配合多功能的鑿巖設(shè)備；當(dāng)圍巖等級(jí)為Ⅴ級(jí)時(shí)，選用挖掘設(shè)備或者風(fēng)鎬進(jìn)行施工，如果有必要，可以輔佐以弱爆破。

4 結(jié) 語(yǔ)

天平山隧道是貴廣鐵路的重難點(diǎn)工程，施工時(shí)抽調(diào)了施工經(jīng)驗(yàn)豐富的管理技術(shù)人員，專業(yè)化的施工隊(duì)伍，配備性能優(yōu)越、狀況良好的施工機(jī)械設(shè)備以及先進(jìn)的一整套檢測(cè)設(shè)備。按照文中施工工藝施工后，得到了較好的效果。

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