隧道施工穿越鐵路段施工技術(shù)研究與總結(jié)

初明亮 鞏寅魁

摘 要：為國(guó)內(nèi)某供水工程隧道施工過(guò)程中出現(xiàn)“地下洞室與地面鐵路段出現(xiàn)空間交叉”情況，為避免地下爆破施工對(duì)地基以及地上建筑設(shè)施擾動(dòng)，在探明巖層走向、情況等信息后，決定采用短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、弱爆破、無(wú)列車通過(guò)時(shí)起爆、加強(qiáng)觀測(cè)和監(jiān)測(cè)等方法，保證完成施工作業(yè)質(zhì)量同時(shí)，高質(zhì)量維護(hù)施工環(huán)境。

關(guān)鍵詞：隧道施工；穿越鐵路；弱爆破；加強(qiáng)觀測(cè)和監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：U455.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2022）10-0016-03

1 工程概述

樣本工程段全長(zhǎng)12 116.55 m，樁號(hào)J0+002.00 ～J12+118.55，縱坡i=0.091‰，主洞鉆爆法施工，斷面型式為圓形，成洞直徑為5.62 m。共布置4條施工支洞，主洞劃分為J1#、J2#、J3#、J4#施工支洞控制段，其中J3#支洞控制段下游樁號(hào)J8+206～J8+306段為“鐵路空間交叉段”，樁號(hào)J8+256處為隧洞與鐵路中心交叉部位，鐵軌頂高程為127.093 m，洞頂高程為81.540 m，穿越鐵路部位及穿越鐵路段全長(zhǎng)100 m[1]。

2 地質(zhì)構(gòu)造

J3#支洞控制段下游樁號(hào)J8+206～J8+306段，圍巖探測(cè)結(jié)果如表1所示。

3 穿越段基本原則

第一，采用“短進(jìn)尺，弱爆破、強(qiáng)支護(hù)”的方式穿越鐵路段，人工循環(huán)進(jìn)尺控制≤100 cm，精準(zhǔn)測(cè)算單孔起爆藥量，支護(hù)參數(shù)強(qiáng)化。

第二，重點(diǎn)部位J8+244～J8+268段（即鐵路中心兩側(cè)各12 m）采用管棚支護(hù)方式，以減小爆破震動(dòng)影響。

第三，根據(jù)列、客車通過(guò)時(shí)間表規(guī)劃爆破時(shí)間，強(qiáng)化場(chǎng)地內(nèi)外管理人員溝通，確保無(wú)列車通過(guò)時(shí)起爆。

第四，在隧洞開(kāi)挖施工臨近穿越鐵路段附近時(shí)，采用與通過(guò)鐵路段相同的爆破參數(shù)進(jìn)行爆破，施工段正上方地表處安排人員監(jiān)測(cè)爆破振動(dòng)及振動(dòng)強(qiáng)度。根據(jù)爆破試驗(yàn)調(diào)整爆破參數(shù)，減少爆破影響。穿越段施工加強(qiáng)收斂觀測(cè)和地表監(jiān)測(cè)，如有變形應(yīng)立即收集信息采取相應(yīng)措施。

第五，加強(qiáng)地質(zhì)觀測(cè)，及時(shí)匯總信息，按應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行處理。

4 隧洞支護(hù)

根據(jù)不同部位及不同圍巖情況，采用的支護(hù)型式分為Ⅰ型、Ⅱ型及管棚施工。

4.1 Ⅰ型支護(hù)型式

樁號(hào)J8+287.5～J8+306段，圍巖類別為Ⅲ類圍巖，Ⅰ型支護(hù)參數(shù)見(jiàn)表2。

4.2 Ⅱ型支護(hù)型式

樁號(hào)J8+206～J8+244及樁號(hào)J8+268～J8+287.5段，圍巖類別為Ⅳ類圍巖，Ⅱ型支護(hù)參數(shù)見(jiàn)表3[2～4]。

5 爆破技術(shù)控制措施

爆破開(kāi)挖采用光面爆破技術(shù)，放小炮，盡量減少爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)；爆破參數(shù)的確定遵守《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2014）規(guī)定，施工前進(jìn)行爆破試驗(yàn)，采用試驗(yàn)參數(shù)滿足爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)的爆破參數(shù)進(jìn)行施工。

5.1 爆破參數(shù)確定

爆破參數(shù)計(jì)算（采用延時(shí)爆破）公式如式（1）

（1）

Q——炸藥量，kg，延時(shí)爆破為最大一段藥量；

R——藥包至地震點(diǎn)的距離，m；

V——質(zhì)點(diǎn)爆破震動(dòng)速率，cm/s；

α——衰減系數(shù)；

K——爆破點(diǎn)至保護(hù)對(duì)象間的地形、地質(zhì)有關(guān)的系數(shù)；

根據(jù)本段施工條件確定各參數(shù)，R取隧洞距離軌道埋深距離46 m，V取地下淺埋線管1.5 cm/s，α取1.6，K取200。

施工中保證爆破振動(dòng)安全允許速率值不大于40 Hz，延時(shí)爆破為最大一段藥量控制在10.09 kg以內(nèi)。

開(kāi)挖在超前支護(hù)完成后進(jìn)行，開(kāi)挖一次進(jìn)尺根據(jù)圍巖條件確定，控制在1.0 m范圍內(nèi)。掏心型式采用楔形掏槽，掏槽孔超出循環(huán)進(jìn)尺50 cm，其他炮孔超出循環(huán)進(jìn)尺20 cm。具體爆破參數(shù)見(jiàn)表4、表5。

5.2 爆破試驗(yàn)

5.2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

依據(jù)確定的爆破參數(shù)，進(jìn)行2～3個(gè)循環(huán)的爆破試驗(yàn)。優(yōu)化爆破參數(shù)，確保開(kāi)挖安全及質(zhì)量。

5.2.2 試驗(yàn)段選取

為保證試驗(yàn)結(jié)果最大限度貼合實(shí)際，爆破試驗(yàn)段選在樁號(hào)J8+312～J8+306段進(jìn)行。

5.2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及安排

臨近鐵路施工段（樁號(hào)J8+312～J8+306）進(jìn)行爆破試驗(yàn)，根據(jù)計(jì)算出的爆破參數(shù)值，進(jìn)行爆破試驗(yàn)，試驗(yàn)段爆破時(shí)間選在10：00～14：00之間。

垂直爆破部位上方地表處安排專人進(jìn)行觀測(cè)，洞內(nèi)人員觀察爆破效果。如地表觀測(cè)點(diǎn)震感強(qiáng)烈，則通過(guò)減少單孔起爆藥量、增加起爆段數(shù)進(jìn)行爆破參數(shù)優(yōu)化。優(yōu)化后的爆破參數(shù)應(yīng)確保地表震感輕微，且地表無(wú)沉降[5，6]。

5.3 洞內(nèi)收斂觀測(cè)

監(jiān)測(cè)斷面間距為10 m，對(duì)每天所測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析匯總，根據(jù)監(jiān)測(cè)成果判斷是否需要采取加強(qiáng)支護(hù)，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面設(shè)3個(gè)收斂測(cè)點(diǎn)，拱頂收斂測(cè)點(diǎn)兼作拱頂沉降點(diǎn)。

收斂測(cè)點(diǎn)及拱頂沉降點(diǎn)為施工期人工觀測(cè)點(diǎn)，隧洞開(kāi)挖結(jié)束后進(jìn)行測(cè)點(diǎn)安裝埋設(shè)及測(cè)量。

5.3.1 安裝

將不銹鋼錨固環(huán)的螺栓固定在螺紋鋼筋的一端，再將鋼筋用M20水泥砂漿固定在各測(cè)點(diǎn)的鉆孔中。

5.3.2 量測(cè)

利用預(yù)埋在監(jiān)測(cè)斷面上的測(cè)點(diǎn)，3個(gè)構(gòu)成1個(gè)封閉三角形，利用收斂?jī)x及人工讀數(shù)儀進(jìn)行收斂量測(cè)；利用水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)拱頂點(diǎn)的沉降。

5.3.3 量測(cè)頻率

拱頂下沉量與凈空水平收斂量量測(cè)宜用相同頻率，從表6及表7中根據(jù)變形速度和距開(kāi)挖面的距離選擇較高的一個(gè)量測(cè)頻率。量測(cè)頻率應(yīng)滿足兩表的規(guī)定。

5.4 地表監(jiān)測(cè)

為保證隧洞開(kāi)挖不對(duì)鐵路造成影響，施工至穿越鐵路段時(shí)，在地表設(shè)置監(jiān)測(cè)觀測(cè)點(diǎn)。

觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)遵守以下原則：

第一，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況改變觀察點(diǎn)位置。

第二，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主斷面位置。

第三，由施工進(jìn)程，決定采取相應(yīng)的監(jiān)測(cè)方案，準(zhǔn)確測(cè)量地面及鐵路的變形。

第四，施工監(jiān)測(cè)中，對(duì)測(cè)量結(jié)果及時(shí)進(jìn)行分析與反饋，當(dāng)遇到下列情況時(shí)，應(yīng)暫停施工，并根據(jù)具體情況制定加強(qiáng)措施：一是當(dāng)軌道沉降、水平變化超過(guò)2 mm/次時(shí)；二是出現(xiàn)其他異常情況。

第五，施工監(jiān)測(cè)應(yīng)有可靠的基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)，水準(zhǔn)基點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在變形影響范圍外，且不少于3個(gè)，基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)應(yīng)定期校核。

第六，將鐵路路基沉降量控制在20 mm以內(nèi)，隆起量控制在10 mm以內(nèi)；穿越鐵路軌道絕對(duì)沉降值建議不大于10 mm。

第七，控制線路鋼軌道靜態(tài)幾何尺寸容許偏差值：①軌距為+7～-4 mm；②水平為6 mm；③高低為6 mm；④三角線扭曲為6 mm。

第八，將施工過(guò)程中引起的地面沉降控制在環(huán)境條件允許范圍內(nèi)。一般的地面沉降量控制在30 mm以內(nèi)，隆起量控制在10 mm以內(nèi)，沉降值應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范規(guī)程的要求。

第九，警戒值取80%。

6 結(jié)語(yǔ)

樣本工程“地下洞室與地面鐵路段出現(xiàn)空間交叉”的施工，針對(duì)該特殊部位經(jīng)上述所總結(jié)技術(shù)方案與方法，從圍巖變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及開(kāi)挖通過(guò)后情況來(lái)看，洞室結(jié)構(gòu)達(dá)到了穩(wěn)定，地表沉降量得到了控制，證明了施工方法選擇的正確，為地表鐵路正常安全運(yùn)行及工程后期輸水運(yùn)行提供可靠保障，為國(guó)內(nèi)同類工程施工提供很好的參考資料。

參考文獻(xiàn)

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