陳 洋

(蒙冀鐵路有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特010010)

1 工程概況

集包增建第二雙線鐵路卓資一號(hào)隧道起訖里程為：DK549+390～DK551+003，為雙線隧道。隧道出口地層為太古界下統(tǒng)大理巖，山體巖層較破碎，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育。出口洞口段山勢(shì)陡峭，自然坡度大約為1∶1。坡面巖石裸露，風(fēng)化嚴(yán)重。出口下臨既有京包線，DK551+003處設(shè)計(jì)軌面標(biāo)高為：1 459.82 m，既有京包線軌面標(biāo)高為:1 436.2 m。兩軌面高差23.62 m，洞口距既有線平距39 m，洞口爆破飛石和洞口出碴石塊極有可能滾落到既有線上，且既有京包線行車(chē)密度大，危及既有線行車(chē)安全(圖1)。

圖1 卓資一號(hào)隧道出口平面

2 既有線邊坡防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)

卓資一號(hào)隧道出洞以前，提前做好清除山坡危石、施作防護(hù)排架和布魯克主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)防護(hù)工作(圖2)。

圖2 卓資一號(hào)隧道出口邊坡防護(hù)

(1)排架防護(hù)。為防止?jié)L石落入既有京包線，在出洞前在仰拱面標(biāo)高處設(shè)5 m高的竹架板排架防護(hù)。

(2)清除危石。人力清除坡面上的浮石、危石至邊坡外安全地帶，對(duì)不易清理的較大危石進(jìn)行噴射混凝土封閉，固定危石。

(3)布魯克主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)覆蓋。在卓資一號(hào)出口端洞口沿開(kāi)挖輪廓線外上方20 m，下、左、右10 m范圍內(nèi)整體將坡面覆蓋布魯克網(wǎng)，以防止洞內(nèi)爆破作業(yè)松動(dòng)山坡危石下滾進(jìn)入既有線危及行車(chē)安全。布魯克網(wǎng)用錨桿固定于山體之上。

3 出洞技術(shù)方案

在掌子面距離出口設(shè)計(jì)明暗交界里程30 m左右時(shí)，測(cè)量出口地面線，準(zhǔn)確測(cè)出出洞里程。在距離出洞里程30 m左右時(shí)，開(kāi)挖進(jìn)尺及鋼拱架間距不得大于0.8 m，并增設(shè)超前支護(hù)。在距出洞里程22 m左右時(shí)，開(kāi)挖進(jìn)尺不得大于0.6 m，同時(shí)增設(shè)超前支護(hù)，加強(qiáng)圍巖量測(cè)。在距出洞里程4 m左右時(shí)，使用長(zhǎng)鉆機(jī)打出洞外，準(zhǔn)確測(cè)量出洞距離，縮短開(kāi)挖進(jìn)尺及避免爆破施工，開(kāi)挖進(jìn)尺不得大于0.5 m。出洞時(shí)每臺(tái)班用長(zhǎng)4 m鉆桿超前鉆探，準(zhǔn)確量出掌子面到風(fēng)化層的距離，掌子面距離出洞3 m時(shí)，采用非爆破方式(液壓破碎錘、風(fēng)鉆、挖掘機(jī))掘進(jìn)出洞；如圍巖較硬，破碎錘挖不動(dòng)時(shí)，采用2 m×2 m小洞提前掘進(jìn)制造臨空面和用膨脹炸藥松動(dòng)作為輔助方式。采用I 20型工字鋼鋼架施作初期支護(hù)，拱架間距0.3～0.5 m。鎖腳錨管每榀拱架上中下臺(tái)階左右兩側(cè)各8根，每根長(zhǎng)4 m，雙層連接筋，雙層網(wǎng)片，拱腳墊木板或槽鋼增大單榀拱架受力面積，隨挖隨護(hù)。上導(dǎo)坑出洞后，停止掘進(jìn)，隨即跟進(jìn)中導(dǎo)坑，待中導(dǎo)坑到達(dá)出洞里程后，用挖掘機(jī)將洞碴移至洞內(nèi)，盡量避免洞碴滾下仰坡。中導(dǎo)出洞后，清理出洞口平臺(tái)，修整邊、仰坡，施作邊仰坡噴錨支護(hù)，保證邊、仰坡圍巖穩(wěn)定。然后跟進(jìn)下導(dǎo)坑，待下導(dǎo)坑出洞后，隨即在洞口段緊跟施工仰拱封閉程環(huán)，施作長(zhǎng)度3～4 m，確保洞口穩(wěn)定。

4 施工關(guān)鍵技術(shù)及要點(diǎn)

卓資一號(hào)隧道出口端洞口出洞采用三臺(tái)階七步法施工。

4.1 三臺(tái)階七步法工藝流程

三臺(tái)階七步開(kāi)挖法主要步驟為上部弧形導(dǎo)坑環(huán)向開(kāi)挖并施作拱部初期支護(hù)，再左右錯(cuò)開(kāi)開(kāi)挖中、下臺(tái)階并施作墻部初期支護(hù)，及時(shí)施作仰拱，盡早封閉成環(huán)。三臺(tái)階七步開(kāi)挖法的施工工藝流程見(jiàn)圖3。

圖3 三臺(tái)階七步開(kāi)挖法施工流程

4.2 施工方法

首先根據(jù)TSP探測(cè)結(jié)果推斷，掌子面前方圍巖以大理巖為主，圍巖受構(gòu)造影響，節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖體破碎，呈塊狀?yuàn)A軟弱層或軟塑體。

為保證隧道開(kāi)挖安全，防止圍巖松弛，加強(qiáng)超前支護(hù)。采用小導(dǎo)管超前注漿預(yù)支護(hù)。采取一組長(zhǎng)500 cm小導(dǎo)管超前注漿預(yù)支護(hù)環(huán)向間距25 cm，每掘進(jìn)100 cm施作一環(huán)，漿液采用超細(xì)純水泥漿，水泥漿濃度及注漿壓力依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行調(diào)整。小導(dǎo)管采用φ42×4無(wú)縫鋼管加工。

4.2.1 開(kāi)挖

(1) 弧形導(dǎo)坑沿開(kāi)挖輪廓線環(huán)向開(kāi)挖，預(yù)留核心土，核心土長(zhǎng)度3～5m，寬度為隧道跨度的1/3～1/2，開(kāi)挖后立即噴射3～5 cm厚混凝土封閉。其他分步平行開(kāi)挖，平行施作初期支護(hù)，混凝土仰拱緊跟下臺(tái)階及時(shí)閉合構(gòu)成穩(wěn)固的支護(hù)體系。施工過(guò)程中對(duì)開(kāi)挖面、初期支護(hù)應(yīng)加強(qiáng)圍巖監(jiān)控量測(cè)，根據(jù)量測(cè)結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定是否調(diào)整支護(hù)參數(shù)和預(yù)留變形量大小，以控制拱頂下沉和圍巖凈空變化。初期支護(hù)及時(shí)封閉成環(huán)，各分步工序銜接緊密。完善洞內(nèi)臨時(shí)防排水系統(tǒng)，防止浸泡拱墻腳基礎(chǔ)。開(kāi)挖步驟見(jiàn)圖4。

第1步：拱部進(jìn)行超前支護(hù)后，采取上部弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土環(huán)向開(kāi)挖，合理確定循環(huán)進(jìn)尺，開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，開(kāi)挖進(jìn)尺按照出洞方案要求施工。

圖4 開(kāi)挖步驟

開(kāi)挖后立即初噴3～5 cm混凝土，增強(qiáng)圍巖自穩(wěn)能力，避免圍巖長(zhǎng)時(shí)間暴露產(chǎn)生掉塊。上臺(tái)階要求開(kāi)挖矢跨比大于0.3，及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，架設(shè)鋼架并復(fù)噴至設(shè)計(jì)厚度。

第2、3步：在拱部支護(hù)的保護(hù)下，交錯(cuò)開(kāi)挖左右側(cè)中臺(tái)階，開(kāi)挖進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不超過(guò)1.0 m，及時(shí)施作初期支護(hù)，保持左右錯(cuò)開(kāi)2～3 m。

第4、5步：交錯(cuò)開(kāi)挖左右側(cè)下臺(tái)階，開(kāi)挖進(jìn)尺最大不超過(guò)1.0 m，及時(shí)施作支護(hù)，保持左右錯(cuò)開(kāi)2～3 m。

第6步：開(kāi)挖上、中、下臺(tái)階預(yù)留核心土。

第7步：開(kāi)挖隧底，施作仰拱初期支護(hù)及混凝土。

(2) Ⅴ級(jí)圍巖采用機(jī)械配合人工開(kāi)挖。

4.2.2 初期支護(hù)

(1) 初噴混凝土封閉巖面。

(2) 施作系統(tǒng)錨桿(管)，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)。

(3) 安裝鋼架。

(4) 二次噴射混凝土。

4.2.3 仰拱施工

(1) 隧底開(kāi)挖。隧底開(kāi)挖采用全幅分段施工，上面鋪設(shè)仰拱棧橋，每循環(huán)開(kāi)挖長(zhǎng)度控制在2～3 m。如仰拱施工滯后，超過(guò)距下部臺(tái)階開(kāi)挖面30～40 m時(shí)，停止前方工作面開(kāi)挖或跳槽進(jìn)行隧底開(kāi)挖。

(2) 仰拱初期支護(hù)。隧底開(kāi)挖后，及時(shí)清除虛碴、雜物、泥漿、積水，立即初噴3～5 cm厚混凝土封閉巖面，然后安裝仰拱鋼架，并噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度，使初期支護(hù)及時(shí)閉合成環(huán)。

(3)仰拱混凝土澆筑。仰拱應(yīng)超前拱墻襯砌，每循環(huán)澆筑長(zhǎng)度為4～6 m，仰拱成型采用浮放模板支架。仰拱混凝土應(yīng)分段全幅澆筑，一次成型，不留縱向施工縫，仰拱施工縫和變形縫施作止水帶。仰拱表面應(yīng)平順，不積水。

(4)仰拱填充混凝土澆筑。仰拱填充混凝土應(yīng)在仰拱混凝土終凝后澆筑，澆筑前應(yīng)清除仰拱表面的雜物和積水，連續(xù)澆筑，一次成型，不留縱向施工縫。填充混凝土強(qiáng)度達(dá)到5 MPa后允許行人通行，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100 %后允許車(chē)輛通行。仰拱填充表面坡度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)平順，排水通暢，不積水。

4.2.4 施做二次襯砌

防水板采用厚度不小于1.5 mm的PVC復(fù)合防水板，嚴(yán)格控制防水板施工工藝，嚴(yán)防鋼筋等尖銳物件刺破防水板，確保防水板施工質(zhì)量，嚴(yán)防二次襯砌滲漏水。二次襯砌混凝土采用全斷面液壓襯砌臺(tái)車(chē)整體澆筑。襯砌各項(xiàng)施工工藝和技術(shù)指標(biāo)必須滿足設(shè)計(jì)或規(guī)范要求，二次襯砌緊跟仰拱施工，二次襯砌至掌子面距離控制在35 m，確保施工安全。

5 監(jiān)控量測(cè)

根據(jù)本隧道工程的地形地質(zhì)條件、支護(hù)類(lèi)型和施工方法等特點(diǎn)，選擇確定本隧道出口端洞口段以圍巖及支護(hù)狀態(tài)觀察、拱頂下沉、周邊位移及收斂以及淺埋段的地表下沉為必測(cè)項(xiàng)目。出口段洞內(nèi)每隔2 m布設(shè)一個(gè)量測(cè)斷面，每個(gè)量測(cè)斷面布置一個(gè)拱頂下沉量測(cè)點(diǎn)和兩條水平凈空收斂量測(cè)基線。洞外每隔5 m布設(shè)一組地表位移觀測(cè)點(diǎn)。實(shí)際量測(cè)頻率根據(jù)變形速度和距開(kāi)挖工作面距離選擇較高的一個(gè)量測(cè)頻率。凈空水平收斂量測(cè)及拱頂下沉量測(cè)及地表位移量測(cè)采用相同的量測(cè)頻率。水平收斂量測(cè)采用激光斷面儀進(jìn)行量測(cè)，開(kāi)挖后按要求迅速安裝測(cè)點(diǎn)并編號(hào)，在開(kāi)挖后6 h內(nèi)讀取初始讀數(shù)。

6 結(jié)束語(yǔ)

卓資一號(hào)隧道出口臨近既有線出洞采用清除山坡危石、排架防護(hù)、布魯克主動(dòng)防護(hù)及開(kāi)挖、支護(hù)創(chuàng)新施工技術(shù)，經(jīng)實(shí)際開(kāi)挖檢驗(yàn)達(dá)到了安全開(kāi)挖、有效防止飛石的滾落的目的，保證了既有線行車(chē)安全，在施工中不僅化解了臨近既有線施工安全風(fēng)險(xiǎn)，也確保了隧道施工的安全。采取該技術(shù)施工后，較之前的大管棚超前支護(hù)出洞方案降低了施工費(fèi)用近80萬(wàn)元，節(jié)省出洞施工時(shí)間15 d，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。卓資一號(hào)隧道出口臨近既有線出洞工程實(shí)踐對(duì)類(lèi)似條件的隧道工程有很好的參考、借鑒價(jià)值。

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