寧安鐵路鐘鳴二號(hào)隧道安全貫通技術(shù)分析

任國(guó)強(qiáng)

中交隧道工程局有限公司 244121

寧安鐵路鐘鳴二號(hào)隧道安全貫通技術(shù)分析

任國(guó)強(qiáng)

中交隧道工程局有限公司 244121

新建寧安鐵路NASZ-5標(biāo)段鐘鳴2#隧道，為Ⅴ級(jí)圍巖淺埋偏壓隧道，系寧安鐵路高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)隧道。嚴(yán)格按照高鐵隧道施工規(guī)范，采取隧道加強(qiáng)支護(hù)，和各種保護(hù)措施，控制開(kāi)挖各步紅線距離確保安全、順利貫通。

寧安鐵路鐘鳴二號(hào)隧道；紅線控制；隧道安全；隧道貫通

1 概述

新建寧安鐵路NASZ-5標(biāo)段鐘鳴2#隧道起訖里程DK140+830-DK141+628，隧道全長(zhǎng)798m。位于縱向i=-0.8%的單向縱坡上，為Ⅴ級(jí)圍巖淺埋偏壓隧道，經(jīng)專(zhuān)家評(píng)估為寧安鐵路高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)隧道。

2 地質(zhì)情況

隧道位于長(zhǎng)江沖積平原丘陵地段，該地區(qū)所在地區(qū)地貌主要為剝蝕丘陵、崗地、河流一級(jí)階地及沖積平原區(qū)。丘陵區(qū)地形起伏較大，自然坡度在15°～30°之間，植被發(fā)育，樹(shù)木茂盛；丘間谷地一般呈狹長(zhǎng)狀，但地形較平坦，目前剩余暗挖段埋深在12m～14m范圍內(nèi)。

沿隧道洞身出露地層主要為第四系、侏羅系、三迭系沉積巖，各地層分述如下:

（1）第四系地層（Q）

表層Q[2](fgl):粉質(zhì)黏土夾碎石，硬塑，褐黃色，厚約0～10m。

（2）侏羅系（J）

下伏J[3]k凝灰?guī)r，灰白色～青灰色，全風(fēng)化～弱風(fēng)化。全風(fēng)化呈土狀，厚約10m；強(qiáng)風(fēng)化層節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯破碎呈碎塊狀，厚約4m，其下弱風(fēng)化。

（3）三迭系（T）

下伏T[3]h泥質(zhì)砂巖，棕紅色～紫紅色，全風(fēng)化～弱風(fēng)化。全風(fēng)化呈土狀，厚約3m～20m，；強(qiáng)風(fēng)化，節(jié)理裂隙發(fā)育，厚約3m；其下弱風(fēng)化，泥質(zhì)含量較少，巖體較完整，巖層產(chǎn)狀1230∠280。

3 貫通施工技術(shù)控制

3.1 鐘鳴2#隧道開(kāi)挖工法及目前施工情況

隧道采用CRD法開(kāi)挖，開(kāi)挖工法圖如圖1。

圖1

隧道進(jìn)、出口兩個(gè)作業(yè)面進(jìn)行施工，目前隧道進(jìn)口開(kāi)挖掌子面里程為DK141+408，隧道出口開(kāi)挖掌子面里程為DK141+431，綜合地質(zhì)情況，隧道出口停止開(kāi)挖，由進(jìn)口單側(cè)施工進(jìn)行貫通，貫通里程為DK141+431。

為確保施工安全，隧道從進(jìn)口端單側(cè)掘進(jìn)，符合規(guī)范要求，鐘鳴2#隧道進(jìn)口端施工任務(wù)主要為:開(kāi)挖、初期支護(hù)、二次襯砌等工序循環(huán)作業(yè)；鐘鳴2#隧道出口端施工任務(wù)為:掌子面停止開(kāi)挖，主要為仰拱、填充及二襯向掌子面跟進(jìn)；暗洞剩余6m為貫通段，進(jìn)口端和出口端都跟進(jìn)至要求里程后，方可進(jìn)行剩余暗洞開(kāi)挖。

3.2 鐘鳴2#隧道出口端施工技術(shù)措施

1）禁止對(duì)掌子面開(kāi)挖，并對(duì)DK141+431掌子面重新加設(shè)單層超前小導(dǎo)管后進(jìn)行掛網(wǎng)+噴射混凝土封閉，鋼筋網(wǎng)片采用φ8，20cm×20cm，噴砼厚度20cm，噴砼標(biāo)號(hào)為C20。

2）仰拱、填充及二襯繼續(xù)向掌子面跟進(jìn)，仰拱和填充施工至里程DK141+445，距離掌子面14米，二襯施工至DK141+445，距離掌子面14米，距離符合要求。

3）剩余暗洞開(kāi)挖、襯砌由進(jìn)口貫通后完成。

3.3 鐘鳴2#隧道進(jìn)口端施工準(zhǔn)備

1）暗洞開(kāi)挖采用CRD法(各部布距按照掌子面距仰拱填充距離自行調(diào)整)，初支鋼架間距加密至50cm，因隧道圍巖為粗圓礫土層，孤石、漂石較多，考慮到開(kāi)挖過(guò)程中人員安全，中臺(tái)階左側(cè)和中臺(tái)階右側(cè)分兩次開(kāi)挖。

2）暗洞剩余6m時(shí)，掌子面加設(shè)雙層超前小導(dǎo)管，后續(xù)初支鋼架逐榀設(shè)置單層超前小導(dǎo)管。同時(shí)掌子面禁止開(kāi)挖。

3）跟進(jìn)仰拱和二襯施工，仰拱及填充施工至里程DK141+405，距離出口仰拱及填充（DK141+445）40m，距離貫通點(diǎn)（DK141+431）26m，二襯施工至里程DK141+377，距離出口二襯里程（DK141+445）68m。在仰拱待進(jìn)出口端都達(dá)到要求里程后，方可進(jìn)行最好6m貫通段開(kāi)挖。

3.4 貫通前各工序施工里程要求及紅線距離

高速鐵路施工規(guī)范要求:V級(jí)圍巖開(kāi)挖施工仰拱距離掌子面不得大于40m，二襯距離掌子面不得大于70m。貫通前，開(kāi)挖兩端仰拱距離不得大于40m，二襯距離不得大于70m。以此紅線作為控制標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 施工工藝要求

3.5.1 開(kāi)挖及初期支護(hù)施工

暗洞段采用CRD法開(kāi)挖，鋼架間距加密至0.5m，臨時(shí)鋼架采用I18工字鋼，在每步臺(tái)階底部設(shè)置I18臨時(shí)仰拱并噴射18cm厚封底混凝土，掌子面封閉混凝土厚8cm。

暗洞段內(nèi)每節(jié)段鋼架設(shè)4根φ50壁厚5mm，L=5m鎖腳錨桿，每隔3m設(shè)置一環(huán)φ50壁厚5mm，L=5m雙層超前小導(dǎo)管。

3.5.2 超前小導(dǎo)管施工

1）設(shè)計(jì)參數(shù):

雙層超前小導(dǎo)管配合型鋼鋼架使用，應(yīng)用于隧道Ⅴ級(jí)圍巖拱部超前注漿預(yù)支護(hù)，其縱向搭接長(zhǎng)度不小于1.5m。

雙層超前小導(dǎo)管設(shè)計(jì)參數(shù):

①超前導(dǎo)管規(guī)格:Φ50鋼花管，長(zhǎng)度5.0m，壁厚5mm；

②小導(dǎo)管環(huán)向間距30cm，縱向間距3.0m；

③傾角:第一層小導(dǎo)管外插角5°～10°，第二層小導(dǎo)管外插角40°，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整；

④注漿材料:水泥漿液（水灰比:1:1）；

⑤設(shè)置范圍:拱部范圍。

隧道貫通時(shí)，超前小導(dǎo)管作用很明顯。

4 應(yīng)急措施

①隧道發(fā)生塌方，應(yīng)及時(shí)迅速處理，處理前必須詳細(xì)觀測(cè)塌方范圍、形狀、塌穴的地質(zhì)構(gòu)造，了解塌方發(fā)生原因和地下水活動(dòng)的情況，制定處理方案。

②塌方中如有人員傷亡，立即打120或與當(dāng)?shù)蒯t(yī)院聯(lián)系。

③處理塌方應(yīng)先加固未塌方地段，防止其繼續(xù)發(fā)展

a.小塌方，縱向延伸不長(zhǎng)，坍穴不高，可利用坍塌間隙時(shí)間，首先加固坍體兩端洞身，并抓緊噴射砼或噴錨聯(lián)合支護(hù)封閉坍塌頂部，再清碴，也可在坍碴上架設(shè)臨時(shí)支撐，撐穩(wěn)頂部，再邊清碴邊換正式支撐。

b.大塌方，坍穴高、坍碴數(shù)量大，在加固兩端洞身后，暫不處理坍穴頂部、不清碴，可采用先護(hù)后挖法，于坍碴內(nèi)挖掘小導(dǎo)坑穿過(guò)，再根據(jù)圍巖情況進(jìn)行施工，當(dāng)坍方仍有發(fā)展，可用復(fù)式導(dǎo)坑挖通過(guò)坍體上方，先將頂部情況摸清并妥善處理后再進(jìn)行下部施工。

④塌方冒頂，在處理前應(yīng)支護(hù)陷穴口，地質(zhì)極差時(shí)，在陷穴口附近地面先打設(shè)地表錨桿，洞內(nèi)采用管棚支護(hù)和鋼架支撐。在上下導(dǎo)坑法施工中如上導(dǎo)發(fā)生坍方，應(yīng)先加固下導(dǎo)支撐，防止坍體壓垮中層。

⑤采取“四不放過(guò)”的原則處理事故。

5 結(jié)語(yǔ)

鐘鳴二號(hào)隧道最終順利貫通。鐘鳴二號(hào)隧道地質(zhì)情況復(fù)雜，而且淺埋，屬高風(fēng)險(xiǎn)隧道，開(kāi)挖過(guò)程中遇到很多困難，為了保證在最后貫通不出問(wèn)題，我們做出很大的努力，在做出以上措施的同時(shí)，管理人員也付出了大量的心血。希望能為類(lèi)似隧道貫通作為參考。

[1] 高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（鐵建設(shè)[2010]241號(hào)）

[2] 鐵路隧道工程施工技術(shù)指南（鐵建設(shè)[2010]241號(hào)）

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.13.020

任國(guó)強(qiáng)（ 1981-），男，中交隧道工程局有限公司，助理工程師。