高原鐵路TBM預(yù)備洞淺埋軟硬不均頻變地層開挖與爆破關(guān)鍵技術(shù)

李志軍， 劉廣志， 于京波,*， 陳 橋

(1. 西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院， 四川 成都 610031； 2. 中鐵隧道局集團(tuán)有限公司， 廣東 廣州 511458)

0 引言

某高原鐵路隧道進(jìn)口采用“鉆爆法+開敞式TBM法”施工，開敞式TBM與其他類型TBM在始發(fā)條件方面最大的區(qū)別是必須提前采用鉆爆法施工完成一段滿足開敞式TBM始發(fā)的預(yù)備洞。

針對開敞式TBM預(yù)備洞在淺埋軟硬不均頻變地層中的開挖與爆破關(guān)鍵技術(shù)，國內(nèi)外還未有過綜合研究，僅部分學(xué)者對其中的某項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行了研究。例如： 田四明等[1]指出，高原鐵路隧道工程建設(shè)規(guī)模巨大，不良地質(zhì)問題突出，沿線自然環(huán)境惡劣，基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，建設(shè)條件困難； 尚海龍等[2]通過對TBM交通洞研究表明，一次開挖成型或者二次擴(kuò)挖底板仰拱均可滿足進(jìn)廠交通洞功能的需要，其中，通過二次擴(kuò)挖底板仰拱形成的有效斷面最大，所需的TBM設(shè)備直徑最小，綜合施工難度不大，風(fēng)險(xiǎn)可控； 楊曉箐等[3]針對厄瓜多爾CCS水電站工程的TBM預(yù)備洞工程,引入歐美的支護(hù)設(shè)計(jì)理念及方法,總結(jié)了一套計(jì)算方法,并對預(yù)備洞段的支護(hù)措施進(jìn)行了定量分析； 呂永林等[4]以新紅巖隧道為例，研究了單臂掘進(jìn)機(jī)在降低擾動(dòng)、控制沉降方面的性能以及施工效率和經(jīng)濟(jì)效益； 張青林[5]以重慶6號線為例，研究提出TBM始發(fā)段的施工技術(shù)要點(diǎn)； 皮亮[6]經(jīng)研究提出，在偏壓淺埋條件下穿越軟硬不均地層時(shí)采用半步CD工法，既可滿足圍巖變形控制要求和結(jié)構(gòu)受力的安全性要求,也可實(shí)現(xiàn)快速、經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)； 白偉等[7]針對隧道偏壓程度提出了加固原則和方法； 陳聰[8]針對軟硬不均地層隧道不對稱支護(hù)措施進(jìn)行研究，對隧道開挖圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)特性進(jìn)行了詳細(xì)闡述； 王朝南[9]對大斷面淺埋隧道的開挖方案進(jìn)行了優(yōu)選研究，最終確定三臺階法為該隧道的開挖方法； 孫兆遠(yuǎn)等[10]通過對國內(nèi)部分已建和在建客運(yùn)專線大斷面隧道的施工技術(shù)總結(jié)，論述了大斷面隧道的施工技術(shù)特點(diǎn)及開挖方法選擇，并以合武鐵路隧道施工為例，對隧道開挖方法進(jìn)行了探討； 劉招偉等[11]以蒙華鐵路隧道為例，介紹了三臺階法快速施工的控制要點(diǎn)； 齊震明等[12]研究提出了淺埋暗挖隧道地表沉降控制標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)警管理方法； 梅文勇[13]以新曲兒岔隧道為例，提出了施工沉降控制標(biāo)準(zhǔn)的確定方法和控制措施； 歐陽天烽等[14]通過工程案例提出，松動(dòng)爆破使迎爆側(cè)側(cè)墻和拱腳彎矩和軸力的增加遠(yuǎn)比外側(cè)側(cè)墻和拱腳更為迅速，在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測。

某高原鐵路隧道進(jìn)口地表水及地下水豐富，不同級別圍巖交替頻變，汛期進(jìn)洞施工，環(huán)保要求高，工程環(huán)境與地質(zhì)條件復(fù)雜苛刻，且為淺埋偏壓大斷面隧道，預(yù)備洞的開挖風(fēng)險(xiǎn)極大。臺階法、三臺階法、三臺階預(yù)留核心土法是比較傳統(tǒng)的施工方法，如何更有效地利用這些工法，將質(zhì)量、工效發(fā)揮至最優(yōu)，非常有必要進(jìn)行綜合研究。本文結(jié)合傳統(tǒng)開挖方法，綜合運(yùn)用變換臺階高度動(dòng)態(tài)光面爆破關(guān)鍵技術(shù)、三臺階預(yù)留核心土環(huán)形導(dǎo)坑松動(dòng)爆破技術(shù)、爆破先掏槽與液壓破碎錘后擴(kuò)修邊技術(shù)、懸臂掘進(jìn)機(jī)(銑挖機(jī))開挖上臺階與下臺階松動(dòng)爆破技術(shù)、液壓破碎錘開挖上臺階與反裝松土器擴(kuò)修邊及拱腳弱爆破等開挖與爆破多種方式，以提高高原鐵路隧道預(yù)備洞的施工效率。

1 工程概況

新建高原鐵路某隧道設(shè)計(jì)為2座單線隧道，被譽(yù)為亞洲鐵路TBM第一隧道，為Ⅰ級風(fēng)險(xiǎn)隧道,全長37.965 km。進(jìn)口位于西藏自治區(qū)林芝市巴宜區(qū)魯朗鎮(zhèn)東久村魯朗兵站西側(cè)約250 m的早期崩坡積與泥石流堆積混合帶上，隧道凈空斷面寬度×高度=8.58 m×7.56 m，最大開挖斷面寬度×高度=11.58 m×12.23 m，預(yù)備洞長500 m，主要分布有Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級軟弱圍巖，預(yù)備洞左右線中巖柱厚13～15 m，上部覆蓋層厚5～35 m。工程地質(zhì)剖面圖和橫斷面圖分別如圖1和圖2所示。區(qū)內(nèi)降雨量集中在4～10月，多年平均降水量為700.4～968.0 mm，水主要通過地表徑流及地下滲流的形式就近向溝谷排泄。

圖1 工程地質(zhì)剖面圖

圖2 工程地質(zhì)橫斷面圖

施工區(qū)域常年雨水豐富，水資源與植被環(huán)保要求高。施工期為2～10月，正值汛期，且淺埋穿越3條常年流水沖溝，隧頂無隔水地層，暴雨滲入隧道致使圍巖富水。隧頂埋深淺，為5～50 m，山體偏壓高差超20 m。洞口段Ⅴ級與Ⅳ級圍巖在不同里程交替頻變，掌子面圍巖軟硬不均，同時(shí)富含易軟化崩解類礦物黑云母等。

開挖工法采用臺階法、三臺階法和三臺階預(yù)留核心土法。臺階法上臺階高度為8.8 m，下臺階高度為3.2 m； 三臺階法及三臺階預(yù)留核心土法上臺階高度為5.5 m，中臺階高度為3.3 m，下臺階高度為3.2 m。

Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級初期支護(hù)均布置有鋼拱架、漲殼式中空錨桿、鋼筋網(wǎng)，超前支護(hù)為φ42 mm小導(dǎo)管和φ60 mm、φ76 mm中管棚(環(huán)向間距40 cm，長度為9 m，搭接3 m)。掌子面上半斷面采用玻璃纖維錨桿(長9 m，搭接3 m)及噴射混凝土封閉(厚3 cm，6 m一次循環(huán))。隧道襯砌斷面及中管棚超前支護(hù)分別如圖3和圖4所示。

圖3 隧道襯砌斷面圖(單位: cm)

圖4 中管棚超前支護(hù)圖(單位: cm)

2 工程面臨的難點(diǎn)與安全風(fēng)險(xiǎn)

該隧道地形地貌復(fù)雜，地質(zhì)條件差，圍巖穩(wěn)定性較差，屬于典型的淺埋偏壓坡積土洞口暗挖隧道，采用鉆爆法開挖面臨著隧頂淺埋、山體偏壓、軟硬不均、地質(zhì)頻變、小凈距大斷面的工程難題，易發(fā)生掌子面涌水涌砂、失穩(wěn)塌方的安全事故。

2.1 淺埋段地表沉降難以控制

該隧道TBM預(yù)備洞的洞口段埋深淺，約為3.6 m，且地質(zhì)為全風(fēng)化坡積體巖層，是地表沉降量過大的主要原因； 同時(shí)，洞身開挖斷面較大，寬度×高度=11.3 m×12.0 m，斷面應(yīng)力重分布的情況較為復(fù)雜，加速了沉降，甚至導(dǎo)致塌陷。為保證施工安全，避免隧道大變形，出現(xiàn)坍塌，淺埋段地表沉降最大不得超過100 mm，洞內(nèi)拱頂沉降不超過75 mm，周邊收斂不超過50 mm。

2.2 地層偏壓易造成邊坡失穩(wěn)溜塌

隧道右線斜坡坡頂與底板之間的高度為29.2 m，隧道左線斜坡坡頂與底板之間的高度為9.4 m，隧道兩側(cè)高差達(dá)19.8 m，易出現(xiàn)右側(cè)邊坡失穩(wěn)垮塌、隧道洞門端墻部位垮塌，危及結(jié)構(gòu)安全。根據(jù)地形特點(diǎn)，在右側(cè)邊坡洞口外邊線施工抗滑樁以抵抗邊坡位移。

2.3 淺埋沖溝、地層軟硬不均易造成坍塌

隧道進(jìn)口TBM預(yù)備洞所處地層為泥石流混合帶堆積體，且洞身先后下穿3條常年流水沖溝，沖溝均為古老溝渠，淤積層厚15～25 m，地層還夾雜漂石、孤石，膠結(jié)性能差，圍巖自穩(wěn)能力差，易坍塌。為避免坍塌，需減小開挖斷面和開挖進(jìn)尺，因此最終采用三臺階預(yù)留核心土工法對上臺階進(jìn)行弱爆破，短進(jìn)尺開挖，支護(hù)采用φ42 mm@3.5 mm超前小導(dǎo)管，I20型鋼拱架。通過該種方式，隧道安全通過沖溝段落。

2.4 穿越地層頻變，爆破設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)調(diào)整難

隧道進(jìn)口TBM預(yù)備洞在縱向里程上巖石風(fēng)化程度不均勻，Ⅳ、Ⅴ、Ⅳ級圍巖交替頻變，需頻繁改換開挖工法與方法，調(diào)整臺階高度與爆破設(shè)計(jì)，施工過程中針對性調(diào)整多。

2.5 隧道間距小，爆破開挖易導(dǎo)致坍塌

隧道進(jìn)口TBM預(yù)備洞左右線的間距僅有18 m，中巖柱厚度最小僅10 m，開挖斷面面積達(dá)120.11 m2，爆破時(shí)既要保證大斷面爆破成型效果好，又需要保證左右線間的中巖柱穩(wěn)定。綜合考慮采用中柱徑向注漿加固、左右線錯(cuò)臺開挖的方式規(guī)避巖柱變形。

綜上所述，該隧道進(jìn)口TBM預(yù)備洞施工面臨淺埋偏壓、下穿沖溝、地層軟硬不均且頻變、隧道左右線間距小、中巖柱厚度小等難題，存在地表沉陷、初期支護(hù)易破壞、開挖易塌陷、結(jié)構(gòu)易受損等安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 開挖與爆破關(guān)鍵技術(shù)

3.1 變換臺階高度動(dòng)態(tài)光面爆破關(guān)鍵技術(shù)

針對Ⅳ級圍巖，根據(jù)巖石軟硬不均、地層頻變以及掌子面自穩(wěn)能力差異大的特點(diǎn)，實(shí)際施工中先后采用了三臺階和兩臺階工法，并動(dòng)態(tài)調(diào)整開挖支護(hù)臺階高度，相應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整爆破的分爆次數(shù)、炮眼布置、鉆孔深度和裝藥量等，減小爆破振動(dòng)，提升爆破質(zhì)量，確保掌子面與隧道安全。實(shí)際施工中三臺階法和兩臺階法開挖爆破炮眼布置分別如圖5和圖6所示，爆破參數(shù)統(tǒng)計(jì)分別見表1和表2。

(a) 炮眼布置立面圖

(b) 炮眼布置平面圖

(a) 炮眼布置立面圖

(b) 炮眼布置平面圖

表1 三臺階法開挖爆破參數(shù)統(tǒng)計(jì)表(以上臺階為例)

表2 兩臺階法開挖爆破參數(shù)統(tǒng)計(jì)表(以上臺階為例)

3.2 三臺階預(yù)留核心土環(huán)形導(dǎo)坑松動(dòng)爆破關(guān)鍵技術(shù)

針對節(jié)理裂隙較為發(fā)育強(qiáng)風(fēng)化花崗巖的Ⅳ級軟弱圍巖和Ⅴ級圍巖、松散體及伴有滲水的地段，采取三臺階預(yù)留核心土環(huán)形導(dǎo)坑松動(dòng)爆破技術(shù)。其炮眼布置如圖7所示。爆破設(shè)計(jì)參數(shù)見表3。

預(yù)留核心土寬度×縱向長度×高度=3.5 m×3 m×3 m，呈斜坡狀，縱向坡度約為1∶1。每循環(huán)鉆孔作業(yè)時(shí)，在核心土位置底部進(jìn)行鉆眼，掏槽眼按60°控制，核心土底板眼孔深為核心土外底板眼孔深的2/3，當(dāng)核心土影響開挖及立拱臺架布置時(shí)，采用挖機(jī)破碎錘進(jìn)行修整。

核心土部位臨空面小，為成功實(shí)施爆破，提升成型質(zhì)量，采取短進(jìn)尺、周邊眼隔孔裝藥的方式。周邊眼裝藥量為0.3 kg，輔助眼裝藥量為0.9 kg。拱腰底部2個(gè)周邊眼因臨空面小，難以爆破，需適當(dāng)增加裝藥量，因此按照0.9 kg來裝。施工步驟為： 施工準(zhǔn)備—修整核心土—擺放開挖臺架—測量—開挖周邊眼、輔助眼和底板眼(含核心土底板眼)—裝藥—爆破—出渣立拱—噴漿—下一循環(huán)。

采取三臺階預(yù)留核心土環(huán)形導(dǎo)坑松動(dòng)爆破開挖方法，每循環(huán)開挖進(jìn)尺1.0～1.2 m，能夠最大發(fā)揮圍巖自穩(wěn)能力，減振效果明顯，開挖后拱頂?shù)魤K現(xiàn)象減少，超挖較小，未出現(xiàn)溜方與塌方，效果較好。

(a) 炮眼布置立面圖

(b) 炮眼布置平面圖

表3 三臺階預(yù)留核心土環(huán)形導(dǎo)坑松動(dòng)爆破設(shè)計(jì)參數(shù)(開挖進(jìn)尺1 m)

3.3 爆破先掏槽與液壓破碎錘后擴(kuò)修邊關(guān)鍵技術(shù)

針對掌子面軟硬不均、上軟下硬且滲水較大的地層，若采用單一的機(jī)械開挖或爆破開挖，對防溜防塌、開挖工效、超欠挖控制、火工品消耗都較為不利。實(shí)際施工中在周邊區(qū)與掏槽區(qū)硬巖處進(jìn)行爆破處理，具有臨空面后，采用液壓破碎錘開挖軟巖并修整拱圈與拱頂成型。爆破先掏槽與液壓破碎錘后擴(kuò)修邊爆破炮眼布置見圖8。液壓破碎錘修邊成型如圖9所示。爆破先掏槽與液壓破碎錘后擴(kuò)修邊爆破設(shè)計(jì)參數(shù)見表4。

(a) 炮眼布置立面圖

(b) 炮眼布置平面圖

圖9 液壓破碎錘修邊成型

表4 爆破先掏槽與液壓破碎錘后擴(kuò)修邊爆破設(shè)計(jì)參數(shù)

工程實(shí)踐表明，針對掌子面軟硬不均、上軟下硬且滲水較大的地層，采用爆破先掏槽與液壓破碎錘后擴(kuò)修邊技術(shù)，比單一使用爆破或機(jī)械開挖更有利于超欠挖控制與防塌，平均線性超挖控制在15 cm以內(nèi)。

3.4 懸臂掘進(jìn)機(jī)(銑挖機(jī))開挖上臺階與下臺階松動(dòng)爆破技術(shù)

對于洞口埋深10～20 m、處于沖溝虎口地段的隧道，巖層主要為多層坡積與泥石流沖積混合體組成，爆破開挖對巖體擾動(dòng)較大，容易發(fā)生隧道坍塌、冒頂事故。為減少對圍巖的擾動(dòng)，實(shí)際施工中采用了懸臂掘進(jìn)機(jī)(銑挖機(jī))開挖上臺階與下臺階松動(dòng)爆破技術(shù)。懸臂掘進(jìn)機(jī)和銑挖機(jī)開挖上臺階如圖10所示。懸臂掘進(jìn)機(jī)(銑挖機(jī))開挖下臺階松動(dòng)爆破炮眼布置如圖11所示，下臺階松動(dòng)爆破設(shè)計(jì)參數(shù)見表5。

(a) 懸臂掘進(jìn)機(jī)開挖

(b) 銑挖機(jī)開挖

圖11 懸臂掘進(jìn)機(jī)(銑挖機(jī))開挖下臺階松動(dòng)爆破炮眼布置圖(單位： mm)

上臺階采用懸臂掘進(jìn)機(jī)(銑挖機(jī))非爆破開挖，振動(dòng)微弱，為下臺階弱爆破提供了上臨界面，減小了爆破震動(dòng),超欠挖控制在10 cm左右，開挖成型較好。懸臂掘進(jìn)機(jī)的不足之處為僅適用于洞口段或不施作仰拱段的隧道施工。當(dāng)進(jìn)洞70 m以上后、必須施作仰拱時(shí)，懸臂掘進(jìn)機(jī)自身重量過大，無法通行仰拱棧橋，因此不能使用懸臂掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行施工，可以采用銑挖機(jī)施工。

表5 懸臂掘進(jìn)機(jī)(銑挖機(jī))開挖下臺階松動(dòng)爆破設(shè)計(jì)參數(shù)

3.5 液壓破碎錘開挖上臺階與反裝松土器擴(kuò)修邊及拱腳弱爆破關(guān)鍵技術(shù)

對于上臺階及拱部為強(qiáng)風(fēng)化偏全風(fēng)化、全風(fēng)化夾細(xì)砂且滲水較大的堆積與坡積地層，不適于采用爆破開挖，可采用液壓破碎錘開挖上臺階與反裝松土器擴(kuò)修邊及拱腳弱爆破方法。挖機(jī)反裝松土器擴(kuò)修邊如圖12所示。兩側(cè)拱腳弱爆破炮眼布置見圖13。兩側(cè)拱腳弱爆破設(shè)計(jì)參數(shù)見表6。

圖12 挖機(jī)反裝松土器擴(kuò)修邊

圖13 兩側(cè)拱腳弱爆破炮眼布置圖(單位: mm)

上臺階采用液壓破碎錘開挖與反裝松土器擴(kuò)修邊及拱腳弱爆開挖方法，減少了破碎錘拱圈修邊時(shí)間，避免了較大超挖，縮短了拱腳基巖的機(jī)械鑿巖時(shí)間，開挖時(shí)間比單純采用挖機(jī)破碎錘開挖每循環(huán)可節(jié)約0.5 h左右。

綜上所述，針對施工過程中出現(xiàn)的5種不同地質(zhì)條件，采取不同的開挖方法，歸納總結(jié)如表7所示。

表6 兩側(cè)拱腳弱爆破設(shè)計(jì)參數(shù)

表7 不同地質(zhì)條件下采取的不同開挖方法統(tǒng)計(jì)

4 施工效果

4.1 變換臺階高度動(dòng)態(tài)光面爆破施工效果

采用變換臺階高度動(dòng)態(tài)光面爆破技術(shù)施工，每循環(huán)開挖進(jìn)尺2 m，用時(shí)180～200 min，超挖值控制在15 cm左右，累計(jì)沉降量為23～30 mm，累計(jì)收斂值為15～22 mm，開挖效果如圖14所示，工效統(tǒng)計(jì)見表8。

根據(jù)實(shí)踐及爆破試驗(yàn)可知，當(dāng)巖石強(qiáng)度在30 MPa以下且節(jié)理裂隙相對發(fā)育時(shí)，采用三臺階法(上臺階高5.5 m，中臺階高3.3 m，下臺階高3.2 m)較為合理； 當(dāng)巖石強(qiáng)度在30 MPa以上且節(jié)理裂隙發(fā)育不明顯時(shí)，采用兩臺階法(上臺階高8.8 m，下臺階高3.2 m)較為合理。2種工法變換應(yīng)對圍巖軟硬不均與頻變，能夠在確保掌子面穩(wěn)定的前提下，實(shí)現(xiàn)快速開挖，掘進(jìn)速度達(dá)到3～4 m/d。

4.2 三臺階預(yù)留核心土環(huán)形導(dǎo)坑松動(dòng)爆破施工效果

采用三臺階預(yù)留核心土環(huán)形導(dǎo)坑松動(dòng)爆破施工，每循環(huán)開挖進(jìn)尺1 m，用時(shí)80～109 min，洞渣最大粒徑0.3～0.5 m，累計(jì)最大沉降量為42 mm，累計(jì)最大收斂值為25 mm，施工過程總體較為安全、快速。工效統(tǒng)計(jì)見表9。

(a) 三臺階施工效果

(b) 臺階法施工效果

表8 變換臺階高度動(dòng)態(tài)光面爆破工效統(tǒng)計(jì)

表9 三臺階預(yù)留核心土環(huán)形導(dǎo)坑松動(dòng)爆破工效統(tǒng)計(jì)

4.3 爆破先掏槽與液壓破碎錘后擴(kuò)修邊施工效果

采用爆破先掏槽與液壓破碎錘后擴(kuò)修邊施工方法，每循環(huán)開挖進(jìn)尺2 m，用時(shí)115～125 min，洞渣最大粒徑為0.3～0.6 m，累計(jì)最大沉降量為30 mm，累計(jì)最大收斂值為20 mm，施工快速，安全可控。工效統(tǒng)計(jì)如表10所示。

表10 爆破先掏槽與液壓破碎錘后擴(kuò)修邊技術(shù)工效統(tǒng)計(jì)

4.4 懸臂掘進(jìn)機(jī)(銑挖機(jī))開挖上臺階與下臺階松動(dòng)爆破施工效果

采用懸臂掘進(jìn)機(jī)(銑挖機(jī))開挖上臺階與下臺階松動(dòng)爆破施工，每循環(huán)開挖進(jìn)尺0.8 m，用時(shí)170～200 min，洞渣最大粒徑0.7～1.2 m，累計(jì)最大沉降量為33 mm，累計(jì)最大收斂值為29 mm，施工過程安全快速。工效統(tǒng)計(jì)如表11所示。洞口淺埋段采用懸臂掘進(jìn)法施工，大大減少了圍巖擾動(dòng)，同時(shí)，初期支護(hù)拱架及時(shí)封閉成環(huán)，及早發(fā)揮了圍巖自穩(wěn)能力。地表沉降最大速率為10 mm/d，拱頂最大沉降速率為5 mm/d，周邊收斂速率為3 mm/d。

4.5 液壓破碎錘開挖上臺階與反裝松土器擴(kuò)修邊及拱腳弱爆破施工效果

采用液壓破碎錘開挖上臺階與反裝松土器擴(kuò)修邊及拱腳弱爆破施工技術(shù)，每循環(huán)開挖進(jìn)尺2 m，用時(shí)200～240 min，洞渣最大粒徑0.7～1.0 m，累計(jì)最大沉降量為35 mm，累計(jì)最大收斂值為20 mm，施工過程較為可控，安全快速。工效統(tǒng)計(jì)如表12所示。

4.6 綜合分析

不同開挖與爆破方法下隧道的累計(jì)沉降量和收斂值見表13，不同開挖方式下累計(jì)沉降量變化曲線見圖15。

表11 懸臂掘進(jìn)機(jī)(銑挖機(jī))開挖上臺階與下臺階松動(dòng)爆破工效統(tǒng)計(jì)

表12 液壓破碎錘開挖上臺階與反裝松土器擴(kuò)修邊及拱腳弱爆破工效統(tǒng)計(jì)

表13 不同開挖與爆破方法下隧道累計(jì)沉降量和收斂值

斷面DK1217+891、DK1217+896為懸臂掘進(jìn)機(jī)開挖； 斷面DK1217+961、DK1217+966為變換臺階高度動(dòng)態(tài)光面爆破開挖； 斷面DK1217+981、DK1217+986為液壓破碎錘開挖。

DK1217+891～+961圍巖等級為Ⅳ級，DK1217+966～+986圍巖等級為Ⅴ級。由圖15可知： 1)與斷面DK1217+961爆破開挖相比，相同圍巖條件下，斷面DK1217+891與DK1217+896(懸臂掘進(jìn)機(jī)施工)的拱頂沉降變形趨勢比較平緩，周累計(jì)沉降量比較??； 2)與DK1217+966(變換臺階高度動(dòng)態(tài)光面爆破開挖)、DK1217+981與DK1217+986(液壓破碎錘開挖)相比，在較差圍巖條件下，懸臂掘進(jìn)機(jī)施工有利于控制隧道的拱頂沉降變形，更能有效保障施工安全。

5 結(jié)論與討論

1)與變換臺階高度動(dòng)態(tài)光面爆破開挖、液壓破碎錘開挖相比，懸臂掘進(jìn)機(jī)(銑挖機(jī))開挖上臺階與下臺階松動(dòng)爆破法累計(jì)沉降值較小，其主要原因是旋轉(zhuǎn)頭小范圍切削，對圍巖擾動(dòng)小，對圍巖破壞性小。該方法有利于控制隧道的拱頂沉降變形，但使用有一定限制。

2)通過在某高原鐵路隧道進(jìn)口的開敞式TBM預(yù)備洞不同條件下采用不同開挖與爆破技術(shù)取得的成果表明，對于軟硬不均、土石混合、地質(zhì)頻變、沉降變形控制嚴(yán)格、工程地質(zhì)和環(huán)境復(fù)雜的隧道，不宜采用單一開挖方法，宜結(jié)合隧道斷面大小與工程地質(zhì)及環(huán)境條件，選用最為適合的多種開挖方法組合的技術(shù)，對工程實(shí)施的綜合效果總體較為有利。

3)針對軟巖破碎圍巖采用哪種方式最為安全、經(jīng)濟(jì)、合理，需要不斷地試驗(yàn)、總結(jié)，在接下來的鉆爆施工中需進(jìn)一步研究探索，以期提升高原鐵路隧道鉆爆施工水平。