雁門關(guān)鐵路隧道軟弱圍巖段施工方法研究

劉文俊

摘 要：本文以雁門關(guān)隧道為背景，根據(jù)其施工工期、地質(zhì)因素以及地貌特點來細(xì)致分析了Ⅴ級圍巖、Ⅳ級圍巖使用的臺階法、及CD法、三臺階法鐵路隧道軟弱圍巖段施工方法。

關(guān)鍵詞：隧道；軟弱圍巖；施工方法

1 工程概況

雁門關(guān)隧道的地理位置在山西省代縣和山陰縣區(qū)域，DK110+855～DK124+940是它的起訖里程，長度達(dá)到了14085m。山西省山陰縣后所鄉(xiāng)廟家窯村東東邊山坡上是其進口處，此處地勢很平和，植被也不多，洞口下方可以利用簡易土路達(dá)到208國道，雁門關(guān)關(guān)口是山西省重點保護文物，它位于線路DK117+700左側(cè)大概900m附近，大概500m就是距隧道垂直高度。2座軍用坑道的位置在線路DK117+700～DK119+200段左側(cè)100m附近，大概400m是距隧道垂直高度。而雁門關(guān)隧道進口段就是我部分具體負(fù)責(zé)的地段，起訖和終止里程分別為DK110+855、DK119+000。8145m是它的長度，1103～1947m是海拔，大概820m的埋深，全程都處于直線位置。1816m是隧道Ⅳ級圍巖段長度，占22.3%；6315m是Ⅴ級圍巖段長度，占77.53%。14m是明洞長度。隧道洞身內(nèi)很繁雜，存在很多地址構(gòu)造。節(jié)理裂隙、斷裂發(fā)育存在很多變化的特質(zhì)，很多不良地質(zhì)都有可能存在，例如巖爆、突水突泥、斷層破碎帶、黃土等。

2 施工方法

2.1 臺階法施工

出口段Ⅳ圍巖巖石存在很大的風(fēng)化，較大的裂隙，容易碎裂，可是，圍巖穩(wěn)定性不差，所以可以應(yīng)用長臺階法開挖，30～40m是其臺階長度。

2.1.1 測量放樣

在進行鉆眼時，首先應(yīng)該具有斷面炮眼布置圖，開挖輪廓線、中線位置應(yīng)該利用測量儀器來定位，隨后，根據(jù)鉆爆設(shè)計圖來用油漆標(biāo)記炮眼的位置。斷面尺寸放大僅僅利用預(yù)留變形量是可以的。

2.1.2 開挖方法

Ⅳ級圍巖可以利用上、下臺階法來進行，首先開挖上半斷面，立格柵鋼架、進行噴錨支護，隨后開始開挖下半斷面、初期支護。具體的步驟如下：

（1）利用上導(dǎo)坑開挖臺架來開挖上臺階。

（2）達(dá)到Ⅳ級圍巖后，施作超前支護采用的是上一循環(huán)架立的鋼拱架，初噴4cm厚混凝土，立A、B兩個單元的格柵鋼架，鉆設(shè)系統(tǒng)錨桿以及超前錨桿。

（3）上臺階開挖達(dá)到30～40m后，弱爆破開挖下臺階部分，同樣先初噴4cm厚混凝土，立C單元的格柵鋼架，將鋼架腳鎖定。

2.1.3 支 護

Ⅳ級圍巖段拱墻的支護采用的20cm×20cm的格柵鋼架，相鄰兩榀鋼架之間有100cm（中對中）的距離。拱部超前錨桿預(yù)支護，超前錨桿使用的砂漿錨桿的型號為？準(zhǔn)22，縱向相鄰兩排錨桿的水平搭接大于等于100cm，每環(huán)39根。進行初噴4cm后來設(shè)置鋼架，完成后要立刻檢查垂直度、中線和高程。垂直度偏差、中線偏移、拱頂高程偏差、鋼架各單元之間連接誤差不大于±2cm、±5cm、±5cm、±3cm。復(fù)噴要確保覆蓋度達(dá)到不小于3cm，初噴混凝土面和鋼架務(wù)必要結(jié)合緊密，如果中間有縫隙，可以利用混凝土墊塊契緊。

2.1.4 通風(fēng)、排險、出碴

斷面爆破后可以采用通風(fēng)排煙，隨后得到爆破員核查后，施工人員才可以進行排險，排險時要結(jié)合利用挖掘機、排險桿將掌子面、邊墻、拱頂?shù)乃缮⑽Ｊ懦?。同時可以對分辨或許下落的大石進行處理，具體的方法有補炮和錨桿加固，關(guān)于那些巖層較差的，首先經(jīng)過素噴，而后進行下一部工作。

2.2 三臺階法及CD法施工

Ⅴ級圍巖可以利用CD法、三臺階法。三臺階法將隧道分成三部分開挖，施工時先開挖上臺階，待開挖到一定長度后再同時開挖中臺階及下臺階，形成上、中、下三臺階同時并進的施工方法。單側(cè)壁導(dǎo)坑法（CD法）通過隧道斷面中部的臨時支撐隔墻，把斷面跨度分為兩半，繼續(xù)使用臺階法開挖，上臺階采用分步進行，開挖一側(cè)后就開始支護，另一側(cè)開挖要繼續(xù)留住中間的格柵鋼架等支護措施，開挖完上臺階在進行下臺階，從而可以使得開挖斷面跨度得以減少，斷面受力變得很均勻，保證了隧道開挖的可靠性和安全性。

2.2.1 施工參數(shù)

（1）超前支護：拱部采用雙排小導(dǎo)管超前預(yù)支護，并注水泥漿。

（2）開挖進尺：各分部開挖進尺為1榀鋼架間距即0.5m。

（3）臺階高度：上臺階、中臺階開挖高度4.0～5.5m。

（4）開挖工作面間距：各級臺階開挖間距控制在3～5m。

（5）施工支護措施：中隔壁臨時支護采用I20b，初期支護由原設(shè)計I20b變更為H175型鋼。

（6）拱部按原設(shè)計數(shù)量施做？準(zhǔn)22中空錨桿、邊墻砂漿錨桿，施工程序為在初期支護結(jié)束后在施做。

2.2.2 開挖方法

隧道可以劃分左、右導(dǎo)坑開挖，每側(cè)導(dǎo)坑又分為兩步臺階。為了確保圍巖的穩(wěn)定，機械輔人工開挖是比較理想的方式，每循環(huán)進尺可以采用每榀鋼架間距0.5m，如果圍巖存在很差的穩(wěn)定性，可以采用中部預(yù)留核心土法施工。

2.2.3 施工步驟

①施作左洞室拱部？準(zhǔn)42超前注漿小導(dǎo)管，開挖左洞室上臺階并做好支護。②開挖左洞室下臺階同時要實時施作下臺階初期支護，還有接長中隔壁臨時鋼支撐。③施作右洞室拱部？準(zhǔn)42超前注漿小導(dǎo)管，開挖右洞室上臺階并做好支護。④開挖右洞室下臺階，施作下臺階及仰拱初期支護，及早形成封閉受力環(huán)。⑤分段拆除臨時中隔壁，每次拆除長度6m，做好仰拱及矮邊墻初期支護基面處理，及時鋪設(shè)仰拱及矮邊墻防水板，灌筑仰拱填充及矮邊墻。⑥邊墻、拱部初期支護基面處理；施作邊墻、拱部復(fù)合式防水板；立模灌筑邊墻、拱部二襯鋼筋混凝土

2.2.4 中壁拆除

在CD法中，其中的重點環(huán)節(jié)就是拆除中壁，根據(jù)經(jīng)驗所得，只有在全斷面成環(huán)后才可以拆除中隔壁，拆除前務(wù)必要保證各部位位移充分穩(wěn)定。

2.2.5 監(jiān)控量測

施工管理要進行全過程管理，監(jiān)控量測應(yīng)當(dāng)是重要的依據(jù)，只有用監(jiān)控量測數(shù)據(jù)實時的指導(dǎo)設(shè)計和施工，才能發(fā)揮應(yīng)有的作用。

3 結(jié) 語

此隧道淺埋軟弱圍巖段工程進度可以按照計劃順利進行，避免了由于軟弱圍巖的存在而出現(xiàn)的倒塌事故。通過斷面檢測，開挖端面都在規(guī)范規(guī)定的要求之內(nèi)說明了只要施工管理人員和技術(shù)人員仔細(xì)進行分析、勘查，并使用最貼合實際的可以實施的施工方案，軟弱圍巖地段施工能夠順利進行。只要進行規(guī)范化施工管理、采用程序化的操作過程，安排好機具和勞動力，做好工序銜接工作，在軟弱圍巖施工中一樣可以讓進度提前。在軟弱圍巖施工中，特別是在大跨淺埋地段，施工支護的作用不可忽視。采用高效的施工支護手段能夠減弱和阻撓圍巖變形。同時，施工現(xiàn)場的管理一樣很關(guān)鍵，具有很強責(zé)任心的施工生產(chǎn)管理者，同時還有很好的管理力度，將對工程質(zhì)量的提升帶來很大幫助，一定程度上也影響了施工安全。在軟弱圍巖段，可以利用全斷面開挖，是加快進度的良好方法。其中重要的還是要工程技術(shù)人員多多進行地質(zhì)勘查，知曉其中的地質(zhì)狀況和變化瑰麗，做好分析研究工作，實時的調(diào)整工程方案，做好其中的各類工序。

參考文獻

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