某鐵路隧道施工及加固技術(shù)芻議

陳正彪

（中鐵八局集團(tuán)昆明鐵路建設(shè)有限公司，云南 昆明 650200）

1 工程簡介

該隧道工程起訖里程SD2K498+854～SD2K498+999,全長145m,為單線隧道,旅客列車設(shè)計(jì)行車速度80km/h。線間距為9.0m～11.8m,最大埋深約22m。隧道洞身左側(cè)70m～120m外為發(fā)育斷層,與隧道近平行,傾角70°,斷層走向北西50°,傾向北東。受構(gòu)造影響節(jié)理發(fā)育,巖層完整性差。從隧道頂巖土覆蓋層和巖石傾向看該隧道屬于淺埋偏壓隧道。隧道的兩洞口基本在同一平面上,最小凈距離1.431m。具體兩隧道線間距、凈距(不包括兩隧道襯砌厚度)。

2 對(duì)既有線上隧道的調(diào)查和檢測(cè)情況

2.1 施工前對(duì)隧道現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,發(fā)現(xiàn)全隧二襯呈環(huán)向開裂,并且沿起拱線有多條縱向裂縫,縫寬0.1mm～1mm,全隧拱頂、邊墻有滲水、滴水現(xiàn)象。

2.2 對(duì)隧道襯砌無損檢測(cè)。本次對(duì)該隧道襯砌檢測(cè)共發(fā)現(xiàn)38處空洞,缺陷總計(jì)166m2,占測(cè)控面積14.3%;隧道襯砌最大厚度值83cm,最小厚度值18cm,平均48.8cm。

3 隧道施工加固

a.先加固既有隧道,以保證該隧道開挖時(shí)不會(huì)對(duì)隧道的整體性及既有線的運(yùn)營產(chǎn)生影響;

b.施工隧道,采用分步開挖和控制爆破,并在施工過程中對(duì)隧道嚴(yán)格監(jiān)控,根據(jù)監(jiān)控結(jié)果及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)。

3.1 加固過程

a.加固采用拱架進(jìn)行加固,鋼拱架采用HK160b型鋼進(jìn)行加固,洞內(nèi)型鋼加固間距為1.0m。

b.鋼架兩側(cè)設(shè)置Ф25mm定位鋼筋嵌入襯砌深度不小于襯砌厚度,錨桿環(huán)向間距1.0m,交錯(cuò)布置,每根長約1.0m。

c.對(duì)既有隧道二襯混凝土結(jié)構(gòu)采取徑向注漿加固。注漿時(shí)采用低壓注漿,注漿壓力控制在0.3MPa左右,水泥漿采用1∶1。

d.襯砌結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)施工。對(duì)既有隧道拱部采用W形鋼帶及Ф25mm中空錨桿進(jìn)行襯砌結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng),鋼帶縱向間距1.0m,鋼帶表層刷防銹漆,中空錨桿環(huán)向間距1.0m,每根長3m。邊墻設(shè)Ф22mm自進(jìn)式中空錨桿間歇式注漿,必要時(shí)加水玻璃注漿,環(huán)、縱向間距1.0m×1.0m,砂漿錨桿長度1.0m。

e.裂縫處理。對(duì)裂縫寬度大于0.2mm斜向、水平裂縫進(jìn)行處理,處理措施沿裂縫兩側(cè)交錯(cuò)設(shè)騎縫錨桿補(bǔ)強(qiáng)。錨桿采用Ф25mm中空錨桿,錨桿長度3.0m。錨桿縱向距離裂縫50cm,沿裂縫環(huán)向間距1.0m。具體隧道加固工藝流程見圖1。

圖1 隧道加固工藝工程流程圖

4 隧道施工方法分析

4.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

本隧道巖溶發(fā)育,為探明掌子面前巖溶特征,兩隧道間是否存在巖溶空洞等,全隧道設(shè)置Ф75超前鉆孔,每個(gè)斷面4個(gè)孔,每孔深度30m,每個(gè)循環(huán)間隔25m。通過鉆孔結(jié)果,對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行準(zhǔn)確描述和判斷,對(duì)各種不利的地質(zhì)情況提前采取相應(yīng)措施。

4.2 開挖方式

隧道采用中隔壁法開挖,分四部進(jìn)行,由左到右(出口向進(jìn)口方向),由上到下進(jìn)行開挖。開挖時(shí)采用短臺(tái)階循環(huán)進(jìn)行。隧道洞身開挖采用中隔壁分臺(tái)階上下開挖,整個(gè)斷面分區(qū)掘進(jìn)、淺眼多循環(huán)、微差控制爆破方案,如爆破分區(qū)及開挖順序綜合考慮控制爆破震動(dòng)的要求,斷面的開挖順序:第一階段先開挖上導(dǎo)的1部;第二階段開挖上導(dǎo)的2部,2部開挖時(shí)可借用1部創(chuàng)造的臨空面;第三階段開挖下導(dǎo)3部時(shí)可借用1部區(qū)創(chuàng)造的臨空面;第四階段4部開挖時(shí)可借用1,2部創(chuàng)造的臨空面;第一階段應(yīng)超前第二階段1m～3m;第一、二階段開挖應(yīng)超前三、四階段3m～5m;第三階段開挖應(yīng)超前第四階段4m～5m。

4.3 起爆方式及網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

起爆方式采用非電起爆系統(tǒng),起爆器材選用非電毫秒延期雷管,選用1段～18段進(jìn)行設(shè)計(jì)。起爆順序?yàn)?掏槽孔→輔助孔→崩落孔→邊墻周邊孔→底板孔→拱部周邊孔,其中輔助孔、崩落孔又按先內(nèi)后外的順序逐排起爆。起爆網(wǎng)絡(luò)的連接采用:火雷管-導(dǎo)爆管-導(dǎo)爆管雷管的起爆網(wǎng)絡(luò)。設(shè)計(jì)采用孔內(nèi)微差的起爆網(wǎng)絡(luò)。各炮孔內(nèi)采用非電毫秒雷管微差起爆,不但控制同段起爆的最大藥量,又能有效地控制每段雷管間的起爆時(shí)間,使爆破震動(dòng)波不疊加。

4.4 爆速控制

①儀器選擇。此次爆速監(jiān)測(cè)采用成都中科動(dòng)態(tài)儀器有限公司生產(chǎn)的IDTS3850爆破震動(dòng)記錄儀。在爆破后用RS232數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)連接,便可取出整個(gè)爆破過程中的震動(dòng)信號(hào)。

②測(cè)點(diǎn)布置。爆破震動(dòng)測(cè)點(diǎn)布置在既有隧道靠近新建隧道一側(cè),共量測(cè)15個(gè)斷面,每個(gè)斷面各4個(gè)測(cè)點(diǎn),即拱頂、拱腳、邊墻中部和墻腳。對(duì)于同一斷面的4個(gè)測(cè)點(diǎn),找出最大震動(dòng)的部位和方向,作為長期監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

③既有隧道監(jiān)控測(cè)量。在每次新建隧道爆破施工后,由專人對(duì)既有隧道內(nèi)進(jìn)行觀察,觀察的內(nèi)容包括:墻壁有無松動(dòng)情況,墻壁有無新增滲水或漏水點(diǎn),原有滲水或漏水點(diǎn)水量是否增大,墻壁有無凸起現(xiàn)象,墻壁上有無新增裂紋或裂縫,原有裂紋或裂縫是否有增大趨勢(shì)等,逐一進(jìn)行記錄,并及時(shí)反饋給主管工程師。

④監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。將量測(cè)記錄及時(shí)錄入計(jì)算機(jī)系統(tǒng),根據(jù)記錄繪制縱橫斷面地表下沉曲線和洞內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的位移-時(shí)間的關(guān)系曲線。若位移-時(shí)間關(guān)系曲線出現(xiàn)如圖2。

⑤所示反?，F(xiàn)象,表明圍巖和支護(hù)已呈不穩(wěn)定狀態(tài),應(yīng)加強(qiáng)支護(hù),必要時(shí)暫停開挖并進(jìn)行施工處理。

圖2 地表下沉曲線圖

4.5 其他施工

仰拱及二次襯砌按普通隧道復(fù)合襯砌模筑混凝土的方法施工,本文不作論述。拆除隧道內(nèi)的型鋼鋼架臨時(shí)支護(hù),接觸網(wǎng)恢復(fù)到原有高度。

結(jié)論

文章結(jié)合具體工程實(shí)例,主要分析了增建第二線鐵路隧道與既有線隧道之間較小線間距的情況下,對(duì)既有隧道加固和新建第二線隧道的施工技術(shù)問題,并介紹了既有線隧道的加固過程和小間距鐵路隧道的施工方法,以期指導(dǎo)實(shí)踐。

為確保施工期間的既有線運(yùn)營安全,增建第二線鐵路隧道在與既有線隧道之間較小線間距的情況下施工,主要是三個(gè)控制點(diǎn):1)對(duì)隧道病害的既有隧道加固;2)進(jìn)行分部控爆開挖;3)爆速監(jiān)測(cè)。通過采取上述措施,在施工過程中是非常安全的。

[1]孟凡軍.復(fù)雜地質(zhì)條件下鐵路隧道施工技術(shù)研究[D].西南交通大學(xué)，2007-05-01.