桃曲坡灌區低干渠輸水工程2#隧洞穿越鐵路施工技術

鄭 坤

(陜西省寶雞峽灌溉管理局，陜西 咸陽 727100)

桃曲坡灌區低干渠輸水工程2#隧洞穿越鐵路施工技術

鄭 坤

(陜西省寶雞峽灌溉管理局，陜西 咸陽 727100)

結合低干渠輸水工程2#隧洞成功穿越梅七鐵路段的施工，闡述了隧洞穿越鐵路時，在埋深較淺，并穿越土石結合變化區，圍巖成洞條件較差，開挖極易塌方的不良地質段時，采取“短掘、弱爆、強支、快襯”的施工方案，采用鋼拱架結合管棚超前支護技術，施工效果較好，對解決類似工程問題具有一定的參考和借鑒意義。

輸水工程;隧洞穿越;施工技術

1 工程概況

低干渠輸水工程是桃曲坡灌區一項重要的節水工程，工程建成后將改低干灌溉系統15.3 km的河道輸水為隧洞輸水，年節水1 048萬 m3，改善灌溉面積20.33萬畝。工程建成后可同時提高銅川新區城市及工業供水保證率，對保障當地社會經濟穩步發展具有重要作用。

低干渠輸水工程全長7973.2 m，主要為7座隧洞，3座渡槽，2座橋倒組成，其中:隧洞總長7 069.99 m。隧洞設計2.2×2.2m直墻圓拱型斷面，采用 C20F50W4鋼筋砼襯砌，土洞段襯砌厚度底板為35 cm，側墻及頂拱為30 cm，石洞段襯砌厚度均為30 cm。

低干渠輸水工程2#隧洞長407 m，其中巖石洞段長353 m，土質洞段長54 m。隧洞在樁號0+516～0+524(長度8 m)段與梅七鐵路交叉(梅七線是一條運煤為主的一級專用鐵路線)，平面夾角35°左右，洞頂到鐵路面埋深17.25 m，隧洞通過土石結合變化區，洞室為弱風化灰巖，灰巖以上為黃土狀壤土，厚度8～17 m，圍巖屬Ⅳ ～Ⅴ類圍巖，隧洞開挖極易造成塌方。

2 穿越鐵路段隧洞設計

低干渠以隧洞形式斜交穿越梅七鐵路，隧洞斷面凈尺寸仍為 2.2 ×2.2 m 直墻圓拱型斷面，底寬 2.2 m，直墻高 1.7 m，頂拱半徑1.46 m，襯砌厚度和混凝土標號相對本規程一般隧洞有所提高，采用 C25F50W4鋼筋混凝土模筑襯砌，襯砌厚度40 cm。

考慮到穿越鐵路防護段以外的路段滲漏水對鐵路地基的影響以及鐵路活荷載向下擴散(一般采用45°角)的影響，防護段必須有足夠的長度才能保證鐵路安全，涉及確定隧洞穿越段防護范圍和長度為45 m，樁號0+497～0+542。

穿越鐵路段隧洞按3級建筑物考慮，裂縫寬度限值為0.3 mm情況下，主筋需采取5Ф16，鑒于隧洞頂部梅七鐵路為一級專用鐵路性質，在其下新建引水隧洞必須確保鐵路安全，裂縫寬度按不大于0.2 mm控制，主筋最終調整為5Ф20。

考慮到穿越鐵路防護段圍巖較破碎，為增大強度，保證鐵路安全，在穿越段襯砌后對此段先進行頂部回填灌漿，再進行洞室圍巖固結灌漿，以增強此段的整體安全性。

3 穿越段隧洞施工

3.1 隧洞整體施工方案

3.1.1 施工原則

在2#隧洞穿越鐵路段，遵循了“短掘、弱爆、強支、快襯”和管棚超前支護和鋼拱架跟進支護的原則。

3.1.2 工藝流程

測量放線→管棚超前支護→人工鉆爆開挖→出渣清理→管棚結合鋼拱架超前支護→下一循環→開挖達到10 m長度后澆筑襯砌砼。

3.2 隧洞施工方法

3.2.1 測量放線

用全站儀和水準儀根據測量控制導線按工程圖紙測放出掌子面規格線、頂拱中心線和兩側腰線。現場技術員按照開挖斷面將管棚孔和炮孔位置用漆料標在掌子面上。每一個循環開始和結束測量檢查一次超欠挖情況，以便改進鉆爆作業，確保挖洞軸線、斷面尺寸準確無誤。

3.2.2 隧洞開挖掘進

隧洞開挖采用人工鉆爆法開挖，30 kw軸流風機壓入式通風，出渣采用 ZL－80型小型扒渣機裝渣，三輪車運輸出渣。鉆機采用YT－28氣腿式鑿巖機，鉆桿直徑 φ25 mm;空壓機為4L－20/8型空壓機。炸藥為2#巖石乳化硝銨炸藥，雷管為毫秒電雷管，導爆管為塑料導爆管。此段掘進采用短掘，弱爆方案，循環進尺控制1.0 m左右，炮眼深度控制1.1～1.2 m，開挖斷面面積 7.26 m2，布設炮眼 48 個，裝藥量17.4 kg，單位耗藥量 2.4 kg/m3。

斷面上炮眼布設為:在開挖面中央偏下布置1個掏槽眼，四周布置6個空炮眼，空炮眼兩側各布置3個擴槽眼，擴槽眼間距32 cm，炮眼深度1.2 m;底板眼 5個，間距 50 cm，深度與掏槽眼相同;周邊眼18個，間距45 cm，深度1.1 m;輔助眼 12個，間距 60～80 cm，深度 1.1 m。

在爆破掘進過程中，根據洞室圍巖的變化情況，采取小藥量弱爆，不斷調整炮眼的布設數量、深度和裝藥量，減少對洞室圍巖的擾動，減少坍塌量，使隧洞掘進成洞較好。

3.2.3 隧洞支護

1)管棚超前支護。在隧洞開挖前先在頂拱范圍內實施超前管棚支護，管棚鋼管沿頂拱徑向均布，共11根。管棚施工技術要求如下:(1)沿鋼拱架上沿縱向鉆設管棚孔，其外插角以不侵入隧洞開挖輪廓線越小越好。(2)管棚孔深3.0 m，孔徑大于管棚鋼管5～10 mm，鉆孔環向間距40 cm，鉆孔由高孔位向低孔位進行。(3)縱向兩組管棚搭接長度1 m。(4)管棚鋼管采用無縫鋼管，直徑 Ф50 mm，壁厚4 mm，每組鋼管長度2.5 m。(5)管棚鋼管與跟進支護的鋼拱架之間應接觸緊密，固定采用8號鐵絲綁扎。

2)鋼拱架跟進支護。隧洞開挖后，及時跟進鋼拱架支護，鋼拱架由I14工字鋼加工而成，其內輪廓尺寸同混凝土襯砌結構的外尺寸，鋼拱架間距 1.5 m，鋼拱架之間以 Ф50 mm、壁厚4 mm的無縫鋼管焊接，保證鋼拱架的穩定。在鐵路正下方段的10 m范圍內，鋼拱架進行了加密，間距1.0 m。

3.2.4 隧洞襯砌

在此穿越段45 m的掘進過程中，隧洞掘進達到10 m時，隨后就停止掘進，立即進行了隧洞的永久性鋼筋砼襯砌，每次襯砌長度5 m，使砼襯砌與掌子面保持不大于5 m的距離，以保證隧洞施工安全和鐵路運行安全。

穿越段隧洞混凝土襯砌厚度40 cm，采用P8等級的抗滲鋼筋混凝土，主筋采用5Φ20雙層鋼筋，施工縫及變形縫按一級防水進行施工。

3.2.5 監控量測

在采取以上支護措施后，并做到在有列車通過時停止爆破和開挖施工，并加強施工現場監測觀測等工作。

在施工過程中，在0+497～0+542段洞頂每間隔5 m設置沉降觀測點，在邊墻每間隔5 m設置收斂觀測點，每2 h觀測一次，直至觀測點變形量趨于穩定為止。同時在地面上方的鐵路影響段布點，安排專人進行監測并做記錄，監控開挖前后地表沉降變化情況，對發現的異常情況應及時采取有效措施進行處理，確保鐵路運行和施工安全。

在整個施工過程中監測量測數據未發現任何異常。

4 施工效果分析

在低干渠輸水工程2#隧洞穿越鐵路段45 m的施工過程中，隧洞開挖安全通過，洞內未造成大的塌方，對梅七鐵路也未造成任何影響，隧洞成功穿越鐵路。說明施工中采用的施工方案合理，設計合理安全可靠。

1)采取“短掘、弱爆、強支、快襯”的施工方案，對隧洞穿越不良地質段和穿越一些重要建筑物，是非常有效的施工方法，施工組織簡單，便于施工，成本較好控制，對圍巖和建筑物影響小。

2)鋼拱架結合管棚超前支護設計，增大了初期支護的整體性和剛度，有效的遏制了隧洞塌方，超前支護效果較為明顯，減少了圍巖垮塌，施工成果符合圍巖應力釋放基本規律。從而保證穿越鐵路段的施工安全和既有鐵路的正常運營。

3)隧洞下穿鐵路段施工時加強洞室圍巖及地面建筑物的監控量測和超前地質預報工作非常必要，切實做好超前地質預報，在開挖前做到對地質情況心中有數，應對方案和措施齊備，發生緊急情況可以做到立即處理。

5 結語

本工程隧洞成功穿越梅七鐵路，說明施工中采用鋼拱架結合管棚超前支護，增大了初期支護的整體性和剛度，有效遏制了隧洞開挖塌方，采取“短掘、弱爆、強支、快襯”的施工方案，合理可行，設計安全可靠，施工技術成熟，簡便易施工，工程成本較低，對同類問題具有一定的參考和借鑒意義。

TV672

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1004－1184(2012)05－0171－02

2012－06－13

鄭坤(1971－)，男，陜西富平人，工程師，主要從事工程管理工作。