淺析穿越斷裂帶地質的隧道洞門挖掘施工技術

摘? 要：位于四川省綿陽市高川鄉(xiāng)二郎村境內的新建成都至蘭州鐵路CLZQ-5標躍龍門隧道1#斜井，其穿越地質情形特別復雜的龍門山斷裂帶，該地區(qū)的地質情況極為復雜，呈現(xiàn)出典型的“四極三高”特征，即“地形切割極為強烈、構造條件極為復雜活躍、巖性條件極為軟弱破碎、汶川地震效應極為顯著;屬于地質條件十分復雜的艱險山區(qū)。躍龍門隧道1#斜井的洞門施工，克服種種不利條件，為鐵路工程單位惡劣地質條件下的隧道洞門施工提供了寶貴的經驗。

關鍵詞：隧道;山區(qū);惡劣地質條件;洞門施工

中圖分類號：U455.49??? 文獻標識碼：A??? 文章編號：2096-6903（2021）04-0000-00

1工程概況

成蘭鐵路躍龍門隧道1#斜井位于四川省綿陽市安縣高川鄉(xiāng)二郎村境內，正線里程D2K093+600右900m，距斜井洞口直線距離約200m。由生活區(qū)及生產區(qū)（拌和站、鋼筋場）組成。

氣象、水文及地質情況。測區(qū)內屬亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，春季冷空氣活動頻繁，氣溫回升不穩(wěn)定，常有春、夏旱發(fā)生，盛夏多暴雨，有洪澇天氣發(fā)生，秋季氣溫下降快，常有連陰雨天氣出現(xiàn)。多年平均降水量1053.2mm，年最大降水量為1421.4mm，最少降水量為608.7mm，降水的季節(jié)分配極不均勻。雨季月份為5～9月。地表水受降雨控制明顯，雨季流量大，枯水季節(jié)水量小或干涸。流域內支流呈樹枝狀分布，支流發(fā)育。

2 施工難點及洞門開挖方案的確定

2.1 施工難點

工程區(qū)緊鄰龍門山中央斷裂，距離約900m，龍門山中央斷裂全長約500km，總體走向N40-60oE，傾向NW，傾角60o～80o。為逆沖兼右旋走滑性質，破碎帶寬度一般在30～200m。是貫穿于整個龍門山中部的一條“深大斷裂”，亦是“5.12”汶川特大地震的發(fā)震構造。

鸚哥嘴泥石流：位于1#斜井進口段，距離臨建生活區(qū)300m，溝縱深1.5km，寬10～15m，坡降比約3.5%，相對高差800m，堆積區(qū)較寬緩，主要物質來源為5.12地震產生的松散堆積物，該泥石流曾在2010年大規(guī)模暴發(fā)，沖出堆積物厚2～3m，受5.12地震影響，上方還有大規(guī)模松散物質存在，在暴雨等條件誘發(fā)下，還可能再度暴發(fā)。鸚哥嘴泥石流具體圖片如圖1所示。

2.2 洞門開挖方案的確定

堅持“嚴注漿、短進尺、弱震動、強支護[1]”的原則，軟弱圍巖、斷層破碎帶隧道施工時，認真落實：“三超前、四到位、一強化”施工技術措施。綜合因素考慮，躍龍門隧道1#斜井洞口導向墻施做采用大管棚導向墻開挖施做方案。

3 施工工藝及流程

3.1 大管棚施工工藝

3.1.1 施作護拱

管棚的導向管即為孔口管，管棚的施作質量受到孔口管安放的平面位置、傾角、外插角準確度的影響。孔口管規(guī)格：熱軋無縫鋼管，外徑114mm，壁厚5mm。設定原理為：使用坐標法利用經緯儀在工字鋼架上確定出它的平面位置;再利用坡度板外加水準尺確定孔口管的傾角;孔口管的外插角最后用前后差距法來確定。

3.1.2 搭設鉆孔平臺及布置鉆機

（1）用質量較好的鋼管腳手架搭設鉆孔平臺，保證鉆機能夠由高孔位向低孔位進行鉆孔。（2）平臺所選擇的地基要穩(wěn)固，決不能使用松軟地基。腳手架搭設要穩(wěn)固、安全，以防止在鉆孔過程中，鉆機產生不均勻沉降、晃動而影響鉆孔質量。（3）鉆機就位：精確核定鉆機位置，用掛線、經緯儀、鉆桿導向等相補充的方法，最終保證鉆機的鉆桿軸線與孔口管軸線相重合。

3.1.3 鉆孔

（1）剛開鉆時，先低壓、低速，待成孔10m后可根據(jù)具體地質情況逐步調整風壓、鉆速。（2）在鉆進過程中，要經常利用測斜儀測定其位置，根據(jù)鉆桿的鉆進狀態(tài)判斷成孔質量（3）保證鉆桿鉆進過程中動力器、扶正器、合金鉆頭以同心圓的形式鉆進。（4）做好施鉆過程中的原始記錄并認真填寫，及時對鉆進過程中的巖質進行地質判斷、描述，并作為后續(xù)洞身開挖時的地質預測預報提供依據(jù)。（5）鉆頭直徑采用Φ108mm大小。

3.1.4 清孔和驗孔

（1）用鉆桿及鉆頭反復、及時的掃孔，清除多余沉渣，確?？讖?、孔深符合設計要求。（2）使用人工高壓風槍從孔底向孔外清理鉆渣。（3）用紅外線測距器、經緯儀、測斜儀檢測孔深、傾角、外插角。

3.1.5大管棚鋼管的安裝

（1）鋼管（外徑108mm，壁厚6mm）采用鋼花管上鉆孔，呈梅花型布置，孔徑10mm，孔間距15cm[2]。管頭焊成圓錐形，便于入孔。導管施做范圍及管距：環(huán)向間距40cm、單線斷面施做范圍α為拱部120°。（2）棚管鋼管的頂進采用裝載機與管棚鉆機相配合的方法，用裝載機在人工配合下頂進鋼管。

3.2 注漿

（1）有孔鋼花管安裝完畢后，放入鋼筋籠，最后向孔內注漿，注漿液由ZJ-400高速制漿機拌制。并用注漿機將砂漿注入管棚鋼管內。初壓0.5～1.0MPa，終壓2MPa，持壓15min后停止注漿。由于圍巖破碎，地下水發(fā)育，為調凝需要，部分采用水泥-水玻璃雙液漿。（2）單孔注漿結束標準：1）注漿壓力逐漸升高，當達到設計終壓并穩(wěn)定10min;2）注漿量不小于設計注漿量的80%;3）進漿速度為開始進漿速度的1/4。

4 勞動組織

管棚加工作業(yè)工人4人，鉆機操作工人2～3人，鋼管頂進作業(yè)工人6人，注漿作業(yè)工人5人，雜工3人。

5 設備機具配置

50裝載機1輛、成孔用鉆機1臺、空氣壓縮機2臺、注漿機2臺、ZJ-400高速制漿機1臺、振動棒4個、型鋼彎曲機2臺、切割機2臺、弧焊機3臺、砼罐車2輛、鋼模、木模若干。

6 質量控制

控制項目詳如表1所示。

7 安全及環(huán)保要求

7.1? 安全要求

大管棚必須在洞身開挖前完成。腳手架搭設及鉆機平臺設置應選址在較穩(wěn)固的地基上。在軟弱圍巖地段施作時，為了保證施作過程的安全性，適當施做噴錨支護，用以穩(wěn)定周邊松散圍巖來進行開挖。

7.2 環(huán)保要求

隧道施工中產生的污水要事先處理后再進行排出，決不能肆意亂排。做法是：首先對污水進行化學處理還原，然后排入多級沉淀池進行沉淀過濾，去除有害物質后，再排出或者循環(huán)利用。

8 結語

由中鐵十九局六公司施工的新建成都至蘭州鐵路躍龍門隧道1#斜井，本著科學設計、精心施工的理念，誠意建造一支精品鐵路，為大山深處人民方便出行、脫貧致富做出貢獻的同時，也為復雜地質狀況下的鐵路隧道挖掘積累了寶貴經驗。

參考文獻

[1] 劉清花.城軌隧道下穿既有立交橋基礎施工技術[J].鐵道建筑技術，2016（5）：64-67.

[2] 王亞軍.莞惠城際富水Ⅵ級圍巖淺埋暗挖隧道施工關鍵技術[J].鐵道建筑技術，2016（5）：52-56.

收稿日期：2021-02-19

作者簡介：張春亮（1986—），男，吉林長春人，本科，工程師，研究方向：橋、隧工程項目及裝配式預制構件的生產科研。

Analysis on the Construction Technology of Tunnel Door Excavation Through the Geology of the Fracture Zone

ZHANG Chunliang

（China Railway 19th Bureau Group Sixth Engineering Co.， Ltd.，? Wuxi Jiangsu? 214028）

Abstract：Located in Erlang Village， Gao Chuan Township， Mianyang City， Sichuan Province， the 1# inclined shaft of yue longmen Tunnel of CLZQ-5 Contract of Chengdu-Lanzhou Railway， which is a newly-built railway， passes through Longmenshan Fault Zone with extremely complex geological conditions. The geological conditions in this area are extremely complex， showing typical characteristics of "four poles and three highs"， namely， "the terrain cutting is extremely strong， the structural conditions are extremely complex and active， the lithologic conditions are extremely weak and broken， and the Wenchuan earthquake effect is extremely significant; It is a dangerous mountainous area with complicated geological conditions. The tunnel portal construction of No.1 inclined shaft of yue longmen Tunnel overcomes various unfavorable conditions and provides valuable experience for tunnel portal construction of railway engineering units under severe geological conditions.

Keywords： tunnel; mountainous area; severe geological conditions; portal construction