高鐵隧道不良地質段挑頂施工技術

邱仲成 黨鵬亮

（中國水利水電第十四工程局有限公司 云南大理 671000）

1 工程概述

1.1 工程概況

福仁山隧道采用1座無軌運輸斜井+出口平導+平導支洞+1座無軌橫洞輔助施工。平導段共設置4個施工橫通道，15個永久橫通道。斜井一般地段采用噴錨襯砌，井底、洞口段、斷層帶及其影響帶、Ⅳ級圍巖雙車道、Ⅴ級圍巖段采用模筑襯砌；出口平導作為永久工程，Ⅱ、Ⅲ級圍巖采用噴錨襯砌，Ⅳ、Ⅴ級圍巖采用模筑襯砌，橫洞、施工橫通道、永久橫通道均采用模筑襯砌。橫洞中線與左線線路中線平面夾角為45°，出口橫洞進平導、橫洞平面示意圖見圖1。

圖1 出口橫洞進平導、橫洞平面示意圖

對設計標高進行推算，橫洞拱頂設計標高較正洞拱頂設計標高低2.88m。

1.2 設計參數

橫洞進正洞交叉口段需加強支護，交叉里程前后各15m范圍由原設計Ⅲa級支護參數變為Ⅴb復合式襯砌類型，φ42雙層超前小導管，長度為5.0m，環向間距為0.3m，型鋼鋼架，間距為0.6m，φ22的系統錨桿，長度為4.0m，間距為1.2×1.0，梅花型布置，φ8的鋼筋網片，網格間距為20cm×20cm。噴射混凝土C30，厚度為28cm。

橫洞采用雙車道模筑襯砌類型，支護參數：拱墻設置φ22的系統錨桿，長度為3.0m，間距為1.2m×1.2m，梅花型布置，拱墻設置φ6.5的鋼筋網片，網格間距為20cm×20cm，拱墻噴射C25混凝土，噴層厚度為23cm。

2 施工中的重點問題

2.1 施工原則

開挖根據“新奧法”理論要求，按“光面爆破、噴錨跟進、量測監控、及時反饋修正”的原則組織施工，以臺階法開挖為主，局部地質條件較差段，采取“短進尺、弱爆破、快封閉、強支護”方法進行施工，合理組織各個工序。

2.2 采取的主要措施

（1）橫洞進主洞前，在福仁山隧道出口橫洞橫5+000-橫5+068段通過TSP、地質雷達、紅外探水等手段探明橫洞底及交叉段正洞地質、水文概況、以便施工中提前采取措施。

（2）減小對三叉口巖體的擾動。在進行爬坡導坑頂拱開挖時，嚴格控制裝藥量，邊墻采取光面爆破，控制爆破，嚴格控制單響藥量，減小爆破振動對三叉口段圍巖的擾動。

（3）三叉口及時二襯，橫洞斜交主洞的應力突變區域采用及時襯砌的措施以防止變形。

（4）出口橫洞與主洞交叉口段架立3榀I20異型鋼架，鋼架間用φ22的鋼筋連接，第一榀鋼架和第三榀鋼架間采用兩排I22對接焊，作為加強支護，兩側采用φ22錨桿鎖口，C25噴射混凝土封閉。

（5）橫洞進入主洞內的導洞施工

①導洞設計凈寬9m，支護參數為：I20b鋼鋼架，間距1榀/m，φ22錨桿，長度3.0m，間距1.0×1.0m，梅花型布置；φ6.5鋼筋網，網格間距0.2×0.2m；噴射C20混凝土，厚度18cm。支護施工中要嚴格按施工指南操作，保證鎖腳錨桿和縱向連接筋的施工質量。

②挑頂段縱坡設計，應考慮現場揭露地址情況及機械施工情況，以加快施工進度，避免不安全因素為原則。

③上導坑開挖到位后，按Ⅴ級圍巖向西安方向開挖、線路左側按Ⅴb參數進行支護，設置鎖腳錨管，和鋼架連為一體。拱墻噴射C30混凝土，厚度為28cm，拱部設置系統錨桿，間距為1.2m×1.0m。線路右側按Ⅴb類型支護。施工10m后，噴混凝土封閉掌子面，反向向成都方向開挖，每循環先開挖上部，立上鋼架后，最后再拆除導洞支護鋼架。

④反向開挖支護

先頂部，后兩側，開挖時能不先拆除的導洞鋼架盡量先不拆除，按設計間距進行鋼架施工，其他支護方式跟進。

⑤主洞落底后要及時進行主洞仰拱施工，以便初期支護與仰拱盡早成環，確保施工安全。

2.3 監控量測點埋設

為了及時了解并掌握圍巖變形情況，施工中在頂拱及拱腳處埋設臨時檢測斷面，及時了解變形情況，根據變形分析應力變化情況，分析支護參數是否需要加強，做到心中有數。該地段監控量測點的變形均很微小，說明支護及時，參數合理。

3 開挖支護施工方法及措施

3.1 開挖方法

（1）測量定位及炮孔布置。根據設計斷面放出開挖輪廓，隧道開挖放線的關鍵控制要素為洞軸線、拱頂、起拱點及底角。

每次開鉆造孔前，根據鉆爆設計圖規定的布孔參數對爆破孔進行定位測量和標識，并規范造孔行為，提高爆破質量和效率。

（2）鉆孔、清孔。爆破孔采用YT28型手風鉆造設，爆破孔的造設必須滿足“平、直、齊”的要求，即爆破孔垂直方向的傾角與隧道縱坡相匹配；平面方向與隧道軸線保持一致，孔深基本一致。

爆破孔造好后用高壓風、水進行聯合清洗。

（3）裝藥、聯網。按爆破設計的參數裝藥，連接起爆網絡。其中周邊光爆孔采用間隔裝藥結構，每節藥卷均分成2小節后用膠布固定在竹片上，每兩小節藥卷之間間隔25～30cm，孔口不加堵塞；輔助孔采用連續裝藥結構，孔口堵塞長度不小于60cm。

3.2 支護方法

（1）錨桿施工：①測量放樣定位；②YT28型手風鉆鉆孔，孔徑45mm，開孔偏差不大于100mm；孔深偏差不大于50mm；邊墻部位的水平錨桿，為方便注漿作業，按孔底下斜5°造孔；③插桿及注漿：采用“先注后插”的方法施工，為保證注漿密實度，拱部使用的砂漿水灰比適當降低，注漿、插桿完成后要立即封閉孔口；邊墻部位的水平錨桿采用自流法注漿。

（2）噴混凝土支護。采用濕噴機械手分段、分片、依次進行。噴射時自下而上，采用螺旋形軌跡噴射，噴射軌跡搭接1/4～1/3。分兩次進行混泥土噴射工作，每次厚度5～7cm為宜。

（3）鋼支撐支護。采用I20b工字鋼制作鋼支撐，根據現場地址情況，先素噴1層3～5cm厚混凝土。現場應有一定數量鋼支撐備用，安裝過程中應預防掉塊傷人。

4 結語

（1）施工過程中，在缺少監控量測點的情況下，通過布設臨時監控點，可及時掌握變形情況，從而指導施工安全，了解支護參數是否合理，是否需要加強。

（2）在三叉口段洞挖支護施工中，對于不對稱結構，易出現側壓力不平衡，導致鋼拱架受力條件差，宜采取措施避免。

（3）對于不良地質段交叉口段，充分利用“新奧法”施工，才能確保施工順利進行。

[1]《鐵路隧道設計規范[5]》（TB10003-2005J449-2005）.北京：鐵道出版社，2005，6.

[2]《鐵路隧道工程施工安全技術規程》（TB10304-2009J947-2009）.

[3]《高速鐵路隧道工程施工技術指南》鐵建設[（2010）241號].