某鐵路隧道施工及加固技術芻議

陳正彪

（中鐵八局集團昆明鐵路建設有限公司，云南 昆明 650200）

1 工程簡介

該隧道工程起訖里程SD2K498+854～SD2K498+999,全長145m,為單線隧道,旅客列車設計行車速度80km/h。線間距為9.0m～11.8m,最大埋深約22m。隧道洞身左側70m～120m外為發育斷層,與隧道近平行,傾角70°,斷層走向北西50°,傾向北東。受構造影響節理發育,巖層完整性差。從隧道頂巖土覆蓋層和巖石傾向看該隧道屬于淺埋偏壓隧道。隧道的兩洞口基本在同一平面上,最小凈距離1.431m。具體兩隧道線間距、凈距(不包括兩隧道襯砌厚度)。

2 對既有線上隧道的調查和檢測情況

2.1 施工前對隧道現場調查,發現全隧二襯呈環向開裂,并且沿起拱線有多條縱向裂縫,縫寬0.1mm～1mm,全隧拱頂、邊墻有滲水、滴水現象。

2.2 對隧道襯砌無損檢測。本次對該隧道襯砌檢測共發現38處空洞,缺陷總計166m2,占測控面積14.3%;隧道襯砌最大厚度值83cm,最小厚度值18cm,平均48.8cm。

3 隧道施工加固

a.先加固既有隧道,以保證該隧道開挖時不會對隧道的整體性及既有線的運營產生影響;

b.施工隧道,采用分步開挖和控制爆破,并在施工過程中對隧道嚴格監控,根據監控結果及時調整爆破參數。

3.1 加固過程

a.加固采用拱架進行加固,鋼拱架采用HK160b型鋼進行加固,洞內型鋼加固間距為1.0m。

b.鋼架兩側設置Ф25mm定位鋼筋嵌入襯砌深度不小于襯砌厚度,錨桿環向間距1.0m,交錯布置,每根長約1.0m。

c.對既有隧道二襯混凝土結構采取徑向注漿加固。注漿時采用低壓注漿,注漿壓力控制在0.3MPa左右,水泥漿采用1∶1。

d.襯砌結構補強施工。對既有隧道拱部采用W形鋼帶及Ф25mm中空錨桿進行襯砌結構補強,鋼帶縱向間距1.0m,鋼帶表層刷防銹漆,中空錨桿環向間距1.0m,每根長3m。邊墻設Ф22mm自進式中空錨桿間歇式注漿,必要時加水玻璃注漿,環、縱向間距1.0m×1.0m,砂漿錨桿長度1.0m。

e.裂縫處理。對裂縫寬度大于0.2mm斜向、水平裂縫進行處理,處理措施沿裂縫兩側交錯設騎縫錨桿補強。錨桿采用Ф25mm中空錨桿,錨桿長度3.0m。錨桿縱向距離裂縫50cm,沿裂縫環向間距1.0m。具體隧道加固工藝流程見圖1。

圖1 隧道加固工藝工程流程圖

4 隧道施工方法分析

4.1 超前地質預報

本隧道巖溶發育,為探明掌子面前巖溶特征,兩隧道間是否存在巖溶空洞等,全隧道設置Ф75超前鉆孔,每個斷面4個孔,每孔深度30m,每個循環間隔25m。通過鉆孔結果,對地質情況進行準確描述和判斷,對各種不利的地質情況提前采取相應措施。

4.2 開挖方式

隧道采用中隔壁法開挖,分四部進行,由左到右(出口向進口方向),由上到下進行開挖。開挖時采用短臺階循環進行。隧道洞身開挖采用中隔壁分臺階上下開挖,整個斷面分區掘進、淺眼多循環、微差控制爆破方案,如爆破分區及開挖順序綜合考慮控制爆破震動的要求,斷面的開挖順序:第一階段先開挖上導的1部;第二階段開挖上導的2部,2部開挖時可借用1部創造的臨空面;第三階段開挖下導3部時可借用1部區創造的臨空面;第四階段4部開挖時可借用1,2部創造的臨空面;第一階段應超前第二階段1m～3m;第一、二階段開挖應超前三、四階段3m～5m;第三階段開挖應超前第四階段4m～5m。

4.3 起爆方式及網絡設計

起爆方式采用非電起爆系統,起爆器材選用非電毫秒延期雷管,選用1段～18段進行設計。起爆順序為:掏槽孔→輔助孔→崩落孔→邊墻周邊孔→底板孔→拱部周邊孔,其中輔助孔、崩落孔又按先內后外的順序逐排起爆。起爆網絡的連接采用:火雷管-導爆管-導爆管雷管的起爆網絡。設計采用孔內微差的起爆網絡。各炮孔內采用非電毫秒雷管微差起爆,不但控制同段起爆的最大藥量,又能有效地控制每段雷管間的起爆時間,使爆破震動波不疊加。

4.4 爆速控制

①儀器選擇。此次爆速監測采用成都中科動態儀器有限公司生產的IDTS3850爆破震動記錄儀。在爆破后用RS232數據線與計算機連接,便可取出整個爆破過程中的震動信號。

②測點布置。爆破震動測點布置在既有隧道靠近新建隧道一側,共量測15個斷面,每個斷面各4個測點,即拱頂、拱腳、邊墻中部和墻腳。對于同一斷面的4個測點,找出最大震動的部位和方向,作為長期監測點。

③既有隧道監控測量。在每次新建隧道爆破施工后,由專人對既有隧道內進行觀察,觀察的內容包括:墻壁有無松動情況,墻壁有無新增滲水或漏水點,原有滲水或漏水點水量是否增大,墻壁有無凸起現象,墻壁上有無新增裂紋或裂縫,原有裂紋或裂縫是否有增大趨勢等,逐一進行記錄,并及時反饋給主管工程師。

④監控量測數據統計和分析。將量測記錄及時錄入計算機系統,根據記錄繪制縱橫斷面地表下沉曲線和洞內各測點的位移-時間的關系曲線。若位移-時間關系曲線出現如圖2。

⑤所示反?，F象,表明圍巖和支護已呈不穩定狀態,應加強支護,必要時暫停開挖并進行施工處理。

圖2 地表下沉曲線圖

4.5 其他施工

仰拱及二次襯砌按普通隧道復合襯砌模筑混凝土的方法施工,本文不作論述。拆除隧道內的型鋼鋼架臨時支護,接觸網恢復到原有高度。

結論

文章結合具體工程實例,主要分析了增建第二線鐵路隧道與既有線隧道之間較小線間距的情況下,對既有隧道加固和新建第二線隧道的施工技術問題,并介紹了既有線隧道的加固過程和小間距鐵路隧道的施工方法,以期指導實踐。

為確保施工期間的既有線運營安全,增建第二線鐵路隧道在與既有線隧道之間較小線間距的情況下施工,主要是三個控制點:1)對隧道病害的既有隧道加固;2)進行分部控爆開挖;3)爆速監測。通過采取上述措施,在施工過程中是非常安全的。

[1]孟凡軍.復雜地質條件下鐵路隧道施工技術研究[D].西南交通大學，2007-05-01.