中導(dǎo)洞法在三都隧道貫通施工中的應(yīng)用

史友海 任昌真

(中鐵隧道集團有限公司貴廣指揮部，貴州都勻 558000)

貴廣鐵路三都隧道位于貴州省黔南苗族布依族自治州境內(nèi)，進口位于貴州省都勻市王司鎮(zhèn)，出口位于三都水族自治縣普安鎮(zhèn)，施工里程為D3K124+943～D3K139+580，隧道全長14 637 m，設(shè)有4條輔助導(dǎo)坑，分別為1號平導(dǎo)、1號橫洞帶2號平導(dǎo)，2號橫洞。

三都隧道為特級風(fēng)險隧道，隧道內(nèi)巖溶裂隙發(fā)育，下穿14條斷層，斷層分別為楊梅樹1號逆斷層、楊梅樹2號逆斷層、雷坡逆斷層、造紙山正斷層、烏路逆斷層、牛路逆斷層、毛栗寨逆斷層、楓香樹正斷層、巖腳寨逆斷層、大田逆斷層、烏埃逆斷層、中朝正斷層、巫昔逆斷層。設(shè)計最大用水量為5 674.68 m3/d，屬全線重難點工程及控制性工程。

1 貫通前地質(zhì)情況

三都隧道全隧剩余145 m時，進行貫通施工。進口掌子面里程為D3K133+811，三都隧道出口掌子面里程為D3K133+956，設(shè)計均為Ⅲ級圍巖。

進口掌子面D3K133+811左側(cè)靠近邊墻位置圍巖巖性主要為薄～中層狀鈣質(zhì)粉砂巖地層，出水較大，中部及右側(cè)圍巖巖性主要為泥質(zhì)灰?guī)r，兩種巖石呈角度不整合接觸關(guān)系，圍巖總體較完整～較破碎;出口掌子面D3K133+956圍巖巖性主要為泥質(zhì)灰?guī)r，無水，圍巖總體較完整～較破碎。

超前地質(zhì)預(yù)報檢測資料顯示:前方圍巖總體較完整～較破碎，并發(fā)育有兩種不同巖石的巖體接觸帶，巖體接觸帶部位圍巖破碎，并有溶蝕裂隙或節(jié)理破碎帶發(fā)育其中，自穩(wěn)能力總體一般～較差。本段地下水較發(fā)育，含水量豐富，地下水主要以股狀形式出露。

2 貫通工法的選擇

根據(jù)掌子面地質(zhì)情況，結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報及水文地質(zhì)情況，對隧道貫通施工時常采用的臺階法、中導(dǎo)洞法、側(cè)壁導(dǎo)坑法進行比選。

臺階法主要適用于Ⅱ，Ⅲ等圍巖完整性較好，且貫通誤差較小或能夠準確預(yù)估的情況下，在短隧道且圍巖較好時經(jīng)常使用。優(yōu)點:工序較簡單;無臨時支護;人員、設(shè)備、施工方法均無需改變。缺點:安全性較差，經(jīng)常發(fā)生貫通后坍塌的安全事故，需在圍巖完整性及自穩(wěn)性較好才能使用;需開挖時預(yù)留一定的外放量，以保證貫通后滿足貫通誤差的調(diào)整，而由于經(jīng)常對貫通誤差預(yù)估不準確而發(fā)生超挖或欠挖，造成返工或材料浪費;相對于中導(dǎo)洞法，貫通工期長，通風(fēng)、排水費用增加。

中導(dǎo)洞法適用于大部分隧道的貫通施工，適用于長大隧道Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ級圍巖以及短隧道Ⅳ，Ⅴ級圍巖的隧道貫通，在隧道貫通時經(jīng)常使用。優(yōu)點:開挖斷面變小，安全性增加;對前方地質(zhì)起超前探測的作用;貫通工期短，通風(fēng)、排水費用減少;不考慮貫通誤差，待中導(dǎo)洞貫通后，進行貫通測量并進行誤差調(diào)整后再進行中導(dǎo)洞擴挖，避免了超、欠挖以及工程返工。缺點:開挖斷面小，不利于機械化作業(yè)，作業(yè)環(huán)境較差，一般只進行150 m～200 m中導(dǎo)洞施工;相對于臺階法，工序增加，需進行擴挖;需要進行工法調(diào)整，人員、設(shè)備均需進行相應(yīng)的調(diào)整;增加了一定的臨時支護。

側(cè)壁導(dǎo)坑法適用于圍巖特別破碎，自穩(wěn)能力非常差的情況。優(yōu)點:開挖斷面變小，支護強度大，安全性增加;對前方地質(zhì)起超前探測的作用。缺點:開挖斷面小，不利于機械化作業(yè)，作業(yè)環(huán)境較差;工序增加，需進行擴挖;需要進行工法調(diào)整，人員、設(shè)備均需進行相應(yīng)的調(diào)整;增加了大量的臨時支護;工期長，各項成本均增加;需開挖時預(yù)留一定的外放量，以保證貫通后滿足貫通誤差的調(diào)整，而由于經(jīng)常對貫通誤差預(yù)估不準確而發(fā)生超挖或欠挖，造成返工或材料浪費。

三都隧道為長大隧道，根據(jù)前期控制測量結(jié)果預(yù)測貫通誤差將達到10 mm～15 mm，而根據(jù)掌子面地質(zhì)結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報情況，圍巖主要為Ⅲ，Ⅳ級，圍巖總體較完整～較破碎，自穩(wěn)能力一般，并有溶蝕裂隙或節(jié)理破碎帶發(fā)育其中，地下水較發(fā)育。綜合各方面因素決定采用中導(dǎo)洞法。

3 中導(dǎo)洞施工方法

進口小導(dǎo)洞自D3K133+811起以10‰坡度向出口方向施工，底板高程為內(nèi)軌頂面上1.42 m。出口小導(dǎo)洞自D3K133+949起以原設(shè)計17.8‰坡度向進口方向施工，底板高程為內(nèi)軌頂面上1.42 m。

在已開挖正洞段線路左側(cè)距拱腳120 cm處設(shè)置寬180 cm的排水溝，排水溝縱坡按1%設(shè)置，使小導(dǎo)洞洞內(nèi)水自然排出。小導(dǎo)洞洞口設(shè)置立三榀拱架，洞口端墻掛網(wǎng)加固噴錨，掌子面打設(shè)一超前水平鉆孔探明前方地質(zhì)，并做掏槽眼臨空面之用。施工過程中加強監(jiān)控量測和初支開裂觀測工作，有異常時立即封閉掌子面停止掘進，待隱患確認消除后方可繼續(xù)掘進。

中導(dǎo)坑采用全斷面開挖，施工過程中嚴格遵循“短進尺、弱爆破、緊支護、勤觀察”施工原則，實施“少擾動、早噴錨、快封閉、勤測量”施工方法。采用人工鉆爆法開挖，挖掘機、正鏟側(cè)卸式裝載機配合自卸汽車運輸出碴。嚴格控制每循環(huán)開挖進尺，每循環(huán)進尺控制在2 m以內(nèi)。

1)斷面尺寸。

考慮出渣作業(yè)需要，中導(dǎo)洞設(shè)計斷面面積為24.8 m2，寬度為5.2 m，高度為5.8 m，斷面尺寸以及與正洞關(guān)系見圖1。

圖1 中導(dǎo)洞橫斷面圖

2)爆破設(shè)計。

以Ⅲ級圍巖為例，爆破設(shè)計如圖2，圖3所示。

3)支護措施。

為確保掌子面工作人員安全，對中導(dǎo)洞進行臨時支護，支護參數(shù)見表1。

洞口及洞身Ⅴ級圍巖地段格柵鋼架采用φ18，φ10，φ8鋼筋加工，主筋正三角形布置，高16 cm，箍筋間距40 cm。拱架地段設(shè)置超前小導(dǎo)管作為超前支護，小導(dǎo)管采用φ42無縫鋼管加工，每根長為3.5 m，縱向間距為2 m，環(huán)向間距為0.5 m，每環(huán)13根。

4)人員、機械配置。

根據(jù)中導(dǎo)洞規(guī)模、特點、工期以及質(zhì)量要求，主要施工人員配置見表2，主要機械設(shè)備配置見表3。

圖2 開挖炮孔布置圖

圖3 掏槽眼設(shè)計圖

表1 中導(dǎo)洞支護參數(shù)表

表2 主要勞動力配置表

表3 主要機械設(shè)備配置表

4 方案實施效果及體會

三都隧道自2013年1月20日開始中導(dǎo)洞施工，至2013年2月21日共施工138 m，順利實現(xiàn)貫通，期間未發(fā)生安全質(zhì)量事故，經(jīng)貫通測量，貫通誤差達10 cm，避免了襯砌凈空不足而引起的返工處理，達到了預(yù)期效果。事實證明，中導(dǎo)洞法在隧道貫通施工中適用性廣，安全性高，貫通工期短，適合大部分隧道貫通使用。

［1］任永華，曾維德.三都隧道實施性施工組織設(shè)計［J］.鐵道科學(xué)與工程，2011(7)：121-122.

［2］中鐵西南科學(xué)研究院有限公司.三都隧道超前地質(zhì)預(yù)報分析報告［R］.2006.