臨近既有線淺埋偏壓隧道施工技術(shù)

王靈鐘

(中鐵二十二局集團第四工程有限公司)

臨近既有線淺埋偏壓隧道施工技術(shù)

王靈鐘

(中鐵二十二局集團第四工程有限公司)

介紹陳家灣隧道進口段，在施工中遇到的難點及施工應對技術(shù)，著重闡述臨近既有線高邊坡明挖爆破施工技術(shù)及淺埋偏壓下進洞施工技術(shù)。

臨近既有線;明挖爆破;淺埋偏壓;進洞技術(shù)

湖南長株潭城際鐵路陳家灣隧道，由于跨既有線及選線原因，隧道進口淺埋偏壓而且臨近既有線，施工環(huán)境特別復雜，在施工中如何確保施工及既有線的安全成為一道研究課題。通過采取合理、周密、可行的施工方案及一定的防護措施，施工難點順利得到完成。在本工程中采取的一些做法，對于類似工點，具有一定的借鑒意義。

1 工程概況

長株潭城際鐵路CZTZH-2標段陳家灣隧道位于湖南省湘潭市境內(nèi)，隧道全長460 m，起訖里程 DK31+153～DK31+613，線路沿京廣線北南走向。隧道圍巖級別主要為Ⅳ級和Ⅴ級，其中Ⅳ級圍巖133 m，Ⅴ級圍巖327 m。

陳家灣隧道位于丘陵緩坡區(qū)，自然高差約40 m，丘坡自然坡度約20°左右，地形起伏。表層被低矮灌木及松樹林覆蓋，植被發(fā)育。表層為粉質(zhì)黏土，褐黃色，硬塑，下伏基巖主要為元古界板溪群砂質(zhì)板巖，巖層風化不均，節(jié)理裂隙發(fā)育。測區(qū)地表水不發(fā)育，主要為少量基巖裂隙水，賦存于基巖風化層及節(jié)理、層理等構(gòu)造裂隙中，具有不均勻性，受大氣降水補給。

2 施工難點

2.1 洞口明挖段爆破施工對于臨近既有線的安全防護

陳家灣隧道進口明挖段包括19 m洞口段、23 m明洞段及15 m套拱段，總長度57 m，半路塹開挖，出口明挖段為19 m洞口段，隧道出口臨近既有武廣線，距離洞口約40 m。隧道掘進以進口端單向掘進為主，施工周邊環(huán)境特別復雜，隧道進口臨近既有武廣聯(lián)絡線、京廣線及京珠高速公路，距離洞口起點分別約40 m、70 m及120 m，均位于200 m安全防護距離之內(nèi)。在京廣線側(cè)上方有一處居民住宅，建筑物為平房，磚砌結(jié)構(gòu)。

2.2 隧道進口淺埋偏壓嚴重

陳家灣隧道最大埋深約35 m，地勢呈東高西低。尤其隧道進口DK31+210～DK31+225段，以隧道拱頂中心線劃分，左側(cè)地表覆蓋層厚度為0～15 m，右側(cè)設計為回填4 m厚1∶1水泥土后施作管棚開挖進洞。受地形影響，右側(cè)段位于自然沖溝內(nèi)，周邊地形為陡坡面，施工場地狹窄，裝載機、壓路機等大型機械在此無法作業(yè)，不能保證水泥土填筑施工質(zhì)量，不易成洞。

3 難點應對措施

3.1 洞口明挖段爆破施工

針對洞口明挖段臨近既有線(國家主干線)安全防護要求高的施工特點，不宜進行大方量爆破。因此，在施工中實施分段臺階小型爆破，采用控制爆破技術(shù)，并采取爆破前孔口覆蓋和搭設防護排架措施，同時，統(tǒng)計既有線上下行行車經(jīng)過工點時間，利用列車經(jīng)過間隙起爆，確保爆破和臨近既有線的安全。

3.2 洞口淺埋偏壓進洞施工

針對洞口進洞段淺埋加大偏壓以及施作回填土進洞不易成洞的實際情況，除了正常完成洞頂截水溝施工、套拱施工及大管棚施工等進洞前工序外，考慮隧道右側(cè)成洞問題，我項目部擬將該段設計施工方案進行變更，由施作水泥土回填變更為施作混凝土拱形結(jié)構(gòu)，并報業(yè)主、設計、監(jiān)理批復后進行了實施?；炷凉靶谓Y(jié)構(gòu)施工方案操作方便，結(jié)構(gòu)安全，施作完畢后背后盡早完成回填，以利反壓，避免隧道開挖后由于偏壓發(fā)生橫向位移。

4 隧道進口明挖段爆破施工方案

4.1 爆破施工方案

根據(jù)爆破規(guī)程相關(guān)規(guī)定結(jié)合實際情況編制鉆爆設計，正式爆破之前進行兩次試爆，通過現(xiàn)場爆破效果及振動監(jiān)測報告數(shù)據(jù)檢驗完善爆破設計參數(shù)。

開挖順序為自上而下分臺階依次進行。鉆孔采用YTP-26型風動鑿巖機成孔，成孔后使用接高壓風專用吹孔管探入孔底，將孔內(nèi)的水及鉆孔殘碴吹干凈。爆破采取松動控制爆破技術(shù)，爆破材料選用2#巖石乳化炸藥及分段非電毫秒導爆管雷管，正向不耦合連續(xù)裝藥，采用細砂料堵塞，孔口覆蓋預先制作的砂袋及大量柴禾捆，在爆區(qū)外側(cè)搭設雙層防護排架，其表面滿鋪竹籬笆，在控制和減小爆破振動的同時，很好地對既有線形成防護。

起爆采取孔內(nèi)微差非電起爆，出碴采用挖掘機、裝載機分別挖裝，自卸汽車運輸至棄碴場。

明挖邊坡施工平面示意圖見圖1。

圖1 洞口明挖爆破施工平面示意圖

4.2 爆破設計原則

(1)嚴格控制飛石方向和距離。爭取做到路塹縱橫向均無飛石，個別飛石方向控制為路塹橫向，其距離s飛≤20 m，向上s上＜10 m，縱向做到無飛石，確保既有線的安全。

(2)采用松動控制爆破技術(shù)，孔內(nèi)微差起爆網(wǎng)路，控制單響藥量，將爆破震動減小到最低程度。

(3)控制爆破孔堵塞長度及堵塞質(zhì)量，采取一定的覆蓋防護措施，有效控制飛石范圍。

4.3 鉆爆設計

(1)布孔。布孔形式為傾斜鉆孔，傾角約75°，矩形布孔。

(2)鉆孔孔徑、孔深。選用YTP-26型風動鑿巖機鉆孔，鉆徑為42 mm，孔深約4.0 m。

(3)抵抗線。對于軟巖而言，一般抵抗線為炮孔直徑的30倍左右，即42×30≈1 300 mm。

(4)孔距和排距。孔距a=mw 取m=1.1，a=1.1×1 300≈1 400 mm。排距b=w=1 300 mm。

(5)單孔裝藥量。Q=qabh，q=0.33K，對于板巖，K 取1.1，q=0.36 kg/m3，h為孔深。計算得出 Q=0.36 ×1.4 ×1.26 ×4=2.5 kg。

(6)堵塞長度。堵塞長度 h0=(20～35)d=840～1 470 mm。堵塞材料采用細砂或鉆孔時排出的巖粉。

4.4 爆破測振

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，要求對于爆破作業(yè)中產(chǎn)生的地震波、沖擊波對周邊設施及山體穩(wěn)定的影響進行振動速度的監(jiān)測。采用EXP3850爆破測振儀，爆破前按照測振要求在不同方向布點，重點監(jiān)測對象為既有武廣線、京廣線及京珠高速公路，記錄爆破作業(yè)中形成的振速數(shù)據(jù)，根據(jù)爆破振動測試報告及安全判據(jù)報告，指導完善爆破設計參數(shù)，控制爆破振動，保證爆破作業(yè)及周邊設施的安全。

4.5 爆破施工

正式爆破之前首先進行試爆。

試爆區(qū)爆破面積約50 m2，設計布孔3排，每排5個孔，總計15個孔，施工臺階高度約3.5 m左右。根據(jù)以上設計參數(shù)，試爆施工以低于設計標準操作，單孔裝藥量現(xiàn)場控制在2.0 kg，孔口覆蓋柴禾捆加砂袋?，F(xiàn)場設置爆破總指揮一人，從警戒、起爆、檢查到警戒解除每道程序均由總指揮發(fā)出指示，作業(yè)人員主要為爆破公司專職人員及作業(yè)工班爆破員，其余配合人員包括負責清場、負責警戒的相關(guān)人員，均由項目部安質(zhì)部負責指揮，警戒人員著反光防護服，聯(lián)絡設備有對講機、口哨。

2011年4月23日、24日，現(xiàn)場分別進行了第一次、第二次試爆，爆后效果非常理想，無飛石，振動也很小，爆破振動監(jiān)測報告數(shù)據(jù)見表1，由此證明所制定爆破設計安全可行，可以根據(jù)鉆爆方案中爆破設計參數(shù)進入正式爆破。

表1 爆破測振布點振速表

5 洞口淺埋偏壓混凝土拱形結(jié)構(gòu)施工方案

混凝土拱形結(jié)構(gòu)的施作主要是利用已打設管棚作為混凝土結(jié)構(gòu)受力主骨架，同時采取鋼管間設置連接鋼筋及表面滿鋪鋼筋網(wǎng)片等輔助措施，清除結(jié)構(gòu)兩端結(jié)合面處松散覆蓋層，順輪廓線形澆筑一定厚度的鋼管混凝土，具體施工方案如下。

(1)經(jīng)洞口導向墻內(nèi)預置導向管首先施作洞口段大管棚。

(2)管棚環(huán)向鋼管間采用Φ25的鋼筋相連接，連接鋼筋按照縱向1 000 mm的間距布置，使管棚形成一個整體結(jié)構(gòu)，管棚上滿鋪Φ8的鋼筋網(wǎng)片，增加結(jié)構(gòu)受力性能，網(wǎng)格尺寸250 mm×250 mm。

(3)清除混凝土結(jié)構(gòu)拱頂與山體結(jié)合面處地表及拱腳基礎處松散覆蓋層，直至露出巖面。

(4)沿著管棚輪廓線形立模，灌注 C25混凝土，厚度700 mm，與上部山體及底部巖面緊密結(jié)合，形成一個混凝土拱形受力結(jié)構(gòu)。

(5)按照一般明洞施工工藝及時施作回填土及隔水層至設計標高，以利反壓。

混凝土拱形結(jié)構(gòu)施工示意圖見圖2、圖3。

圖2 混凝土拱形結(jié)構(gòu)施工立面示意圖

圖3 混凝土拱形結(jié)構(gòu)施工平面示意圖

6 結(jié)語

通過采用如上所制定方案進行施工，陳家灣隧道洞口高邊坡明挖及進口淺埋偏壓進洞都已經(jīng)順利完成，證明所制定施工方案是安全、可行的，今后在遇到類似工點時，陳家灣隧道的施工方法有一定的借鑒指導意義。同時進一步提醒我們，在制定施工方案時，確保施工及周邊設施的安全永遠是第一位需要考慮的問題，在此基礎上再制定出合理、可行的施工方案，方能使工程順利進行。

［1］張志毅，王中黔.交通土建工程爆破工程師手冊［M］.人民交通出版社，2002.

［2］關(guān)寶樹.隧道工程施工要點集［M］.人民交通出版社，2003.

U2

B

1008-3383(2012)02-0088-02

2011-09-25

王靈鐘(1972-)，男，工程師，主要從事鐵路隧道工程施工。