不良地質(zhì)及特殊地段鐵路雙線隧道施工技術(shù)

朱小海

（中鐵十二局集團第一工程有限公司陜西西安　710038）

不良地質(zhì)及特殊地段鐵路雙線隧道施工技術(shù)

朱小海

（中鐵十二局集團第一工程有限公司陜西西安710038）

隨著我國鐵路事業(yè)的高速發(fā)展，為實現(xiàn)在縮短鐵路里程的同時增加運力，雙線隧道施工也愈來愈被廣泛地應(yīng)用起來。本文就結(jié)合工程實例，對三種不良地質(zhì)及特殊地段情形下鐵路雙線隧道的施工技術(shù)進行研究，分別為對鐵路雙線隧道塌方處理施工技術(shù)、下穿高速公路施工技術(shù)以及穿越破碎段的施工技術(shù)，以期為同類工程提供可參考借鑒。

鐵路；雙線隧道；施工技術(shù)

引言

近些年來，基于我國鐵路建設(shè)的高速發(fā)展，鐵路等級也在逐漸提高，為了滿足相關(guān)規(guī)范以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提出的要求，在鐵路建設(shè)中，隧道工程也得到了普遍應(yīng)用。繼而，各種各樣問題的出現(xiàn)也給鐵路隧道施工提出了新的挑戰(zhàn)，本文就結(jié)合幾個工程案例，分別對鐵路雙線隧道施工中不良地質(zhì)及特殊地段幾種情況相應(yīng)采用的施工技術(shù)進行分析，以供借鑒。

1　鐵路雙線隧道塌方處理的施工技術(shù)

1.1工程實例

某鐵路雙線隧道時速設(shè)計為160km/h，全長3160m。該隧道設(shè)計開挖的最大半徑、高度、寬度分別為6.9m、12.15m、14.16m，開挖斷面約在139m2，屬鐵路特大斷面長隧道。該隧道所在位置屬高原丘坡區(qū)，地勢較為平坦，總體呈中間高、兩側(cè)低，覆蓋層厚度較小。隧道的進出口在風(fēng)積砂層中，洞身巖體的巖質(zhì)較為脆弱，有較嚴(yán)重的風(fēng)化問題。某日下午在現(xiàn)場勘察中，發(fā)現(xiàn)隧道DK160+045附近拱頂下沉量達到6cm，隔日變形逐步增大，已經(jīng)超過10cm，當(dāng)晚，DK160+038～DK160+075段發(fā)生塌方，塌方量大約在3000m3左右，屬大型塌方。

1.2塌方處理的施工技術(shù)

（1）為避免塌方的加重、穩(wěn)定塌方段的自穩(wěn)結(jié)構(gòu)，對主塌方區(qū)中的石渣要避免擾動，從洞外將土運來進行回填工作，穩(wěn)固并未塌段但接近塌腔的支護。

（2）塌方得到基本的穩(wěn)定之后，首先要對塌腔拱頂與邊墻進行初次素噴C25混凝土，在處理的整個過程中應(yīng)做到反復(fù)、多次素噴，確保混凝土噴的厚度超過8cm，以此起到對塌腔圍巖的預(yù)支護作用。

（3）為避免塌方事故擴大，做好對塌方端頭并未坍塌位置的初期支護工作，進行10榀I20工字鋼鋼架的安裝，將鋼架之間的間距保持在60cm左右，逐漸向臨近塌方段加密。

（4）對于塌腔段的處理來說，依據(jù)1m一段的推進原則，支護使用I20工字鋼架支護，將間距設(shè)置在50cm，與鋼架間做牢固焊接。每榀拱腳與拱肩處設(shè)置4根長4m的鎖腳錨管。與鋼架相互對應(yīng)，沿著邊墻未塌方的高度打設(shè)系統(tǒng)中空錨桿，確保其環(huán)向及縱向間距分別在1.0m、0.5m。為避免由于受到掉塊沖擊而導(dǎo)致剛剛噴護形成的防護棚發(fā)生變形、破壞問題，應(yīng)使用鋼管形成對工字鋼拱頂部位的支撐，增強其初期承載力。

（5）為了保證已形成段的安全，在每完成防護棚6～12m左右，都應(yīng)該進行塌碴清理工作，并及時做好二次襯砌。當(dāng)澆筑完二襯混凝土并達到50%的強度之后，應(yīng)在不拆鋼模臺車的基礎(chǔ)上盡快做好上部C20回填混凝土工作，加大拱結(jié)構(gòu)的承載力。

（6）嚴(yán)格依據(jù)分段形成防護棚、緊抓澆筑二襯與回填混凝土的施工原則，做好塌方段的處理。

（7）當(dāng)完成全部二襯及回填混凝土的施工之后，且其強度達到了100%，應(yīng)盡快安排做好注漿等工作，以此形成緩沖層。至此，塌方處理完成。

2　鐵路雙線隧道下穿高速公路的施工技術(shù)

2.1工程實例

某隧道下穿高速公路，該隧道全長2461km，屬單洞雙線隧道，該隧道所處位置地形起伏較大。該隧道DK161+345～DK161+ 415段下穿高速公路，其長度為70m。該隧道下穿高速公路的地段覆蓋層較薄，為淺埋段，洞身地層弱風(fēng)化，若處于雨季施工，會有較大水量。

2.2工程施工難點

由于受到該隧道開挖寬度及高度的限制，存在成洞的困難；隧道埋深淺，為超淺埋大跨隧道，施工時極易發(fā)生冒頂坍塌；隧道下穿高速公路，為確保行車安全，對沉降控制提出了極高的要求；隧道本身地質(zhì)條件較差，成洞時易發(fā)生坍塌；工序復(fù)雜，對工藝的要求極高；地面及洞內(nèi)的測量工作較復(fù)雜。

2.3主要施工技術(shù)的選用

2.3.1超前預(yù)支護

（1）準(zhǔn)108大管棚超前支護。在隧道下穿既有鐵路的拱部，設(shè)置準(zhǔn)108大管棚超前支護，以絲扣交錯連接。于鋼花管上鉆注孔徑在10～16mm的漿孔，以此來促進巖土體密實度的提高、保證下穿段圍巖的穩(wěn)定性。使用水泥漿液進行長管棚注漿工作，并依據(jù)施工實際情況相應(yīng)地調(diào)整注漿參數(shù)。使用兩臺注漿泵依據(jù)從兩側(cè)向拱中的順序進行低壓注漿，并逐漸升壓、穩(wěn)壓，注漿后，采用M5水泥砂漿進行鋼管的重填，以此來提高管棚的強度。

（2）超前小導(dǎo)管。于拱部140毅的范圍設(shè)準(zhǔn)42小導(dǎo)管與準(zhǔn)108管棚相互配合，同時注入水泥漿做超前支護。使用鉆孔打入法進行小導(dǎo)管的安設(shè)，使小導(dǎo)管穿過鋼架，借助鉆機頂入。

2.3.2下穿段施工

使用機械銑挖的施工方法，以此來確保公路路基的穩(wěn)定性，盡量避免由于爆破而產(chǎn)生的對隧道周邊圍巖的擾動，同時使用三臺階臨時仰拱上臺階加豎撐法的施工。各部每一次開挖的支護長度盡量保證在0.5m以內(nèi)，于拱腳、墻角處的鋼架底部分別設(shè)置2根鎖腳錨管，一方面確保鋼架基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，另一方面限制拱頂發(fā)生變形。

2.3.3二次襯砌

對公路現(xiàn)狀加以考量，其荷載超過了既定規(guī)范，因此設(shè)計做V級圍巖加強復(fù)合式襯砌，二次襯砌厚度在65cm，選用準(zhǔn)35鋼筋作為主筋，設(shè)置間距為20cm。

3　鐵路雙線隧道穿越破碎段的施工技術(shù)

3.1工程實例

某隧道為軟弱圍巖雙曲線隧道，曲線長度為110m半徑為3000m，其洞口位于全風(fēng)化帶，穩(wěn)定性不高，地質(zhì)不良。

3.2施工技術(shù)

3.2.1斷層的超前預(yù)報

（1）地質(zhì)超前預(yù)報

借助TGP206型隧道地質(zhì)超前預(yù)報系統(tǒng)，通過對接收到的信號進行數(shù)字采集與處理，及時掌握前方斷層破碎帶的詳細(xì)情況及圍巖情況。

（2）工程地質(zhì)法

結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H地質(zhì)，并依據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料，做初步的地質(zhì)分析，基于在隧道中斷層帶有一定的延伸長度，應(yīng)細(xì)致對待隧道局部又出現(xiàn)石質(zhì)較差、圍巖破碎的情況，根據(jù)巖層走向等內(nèi)容對前方可能出現(xiàn)的斷層破碎帶進行預(yù)測。

（3）超前地質(zhì)挖孔

在開挖掌子面之前，先使用超長鉆桿對前方圍巖進行鉆孔，并依據(jù)鉆進時對鉆速、水質(zhì)情況等的認(rèn)知，判斷前方的地質(zhì)、水文條件。

3.2.2地表深孔預(yù)注漿

該隧道在施工的過程中較易出現(xiàn)涌水突泥，因此需要使用地表深孔預(yù)注漿的堵水加固舉措。借助導(dǎo)線控制點，對堵水加固的里程范圍進行測量，并于出孔的位置做好標(biāo)記，使用潛孔鉆機鉆孔出設(shè)計標(biāo)高。

3.2.3超前小管棚施工

在拱部布設(shè)準(zhǔn)42mm小導(dǎo)管，分布為均勻的梅花型。若遇巖體松軟的情況，則使用YT-28型風(fēng)動鑿巖機直接推送，若巖體較硬，則先進行鉆孔，之后再推送。注漿時避免連續(xù)注漿，應(yīng)相鄰孔眼間隔開來，以此保證固結(jié)的效果。

4　結(jié)論

在現(xiàn)階段國家大力推進鐵路基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的情況下，隧道建設(shè)工程也愈來愈多，而伴隨出現(xiàn)的情況也就越來越多，針對不同的發(fā)生情況，都不能有一個固有的處理方案，應(yīng)多管齊下，結(jié)合諸多技術(shù)舉措不斷進行優(yōu)化、完善，促進鐵路雙線隧道施工的順利完成。

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U455.49

A

1673-0038（2015）49-0269-02

2015-11-2

朱小海（1977-），男，四川成都人，助理工程師，大專，從事工程技術(shù)、管理工作。