夏潤禾,許前順

(中交第二公路工程局有限公司,西安 710065)

1 概述

這些年,國家加大了交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),特別是高速鐵路建設(shè)進(jìn)入了前所未有的施工高峰期,高速鐵路橋隧占全線的施工比重大,列車速度一般設(shè)計(jì)為 200 km/h,250km/h以上(預(yù)留提速條件)。為了克服高速列車在隧道內(nèi)運(yùn)行所引起的空氣動(dòng)力學(xué)問題,新建的高速鐵路隧道基本采用雙線鐵路隧道通過,線路中特大長隧道、特大斷面的隧道在山嶺地區(qū)相繼出現(xiàn),這些隧道軌面以上的凈空面積為 100m2以上,開挖斷面積都在 150m2以上。特別是對(duì)于Ⅴ級(jí)、Ⅳ級(jí)圍巖來說,特大斷面鐵路隧道的施工難度大,而以往所建的單線鐵路和普通鐵路隧道基本上是采用傳統(tǒng)的礦山法修建的。因此,針對(duì)特大斷面隧道穿越Ⅴ級(jí)、Ⅳ級(jí)圍巖的施工,探索一種快速、安全、經(jīng)濟(jì)、有效的施工方法,以滿足特大斷面隧道建設(shè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),這對(duì)于建設(shè)者來說是一個(gè)新課題,新挑戰(zhàn)。貴廣鐵路項(xiàng)目隧線比重大,大斷面雙線隧道應(yīng)用大拱腳三臺(tái)階施工工法成功穿越Ⅴ級(jí)或Ⅳ級(jí)軟弱圍巖,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,并在實(shí)踐中逐步完善形成了本工法。

2 工法特點(diǎn)

(1)本工法與傳統(tǒng)的施工方法相比,多個(gè)作業(yè)面可以平行作業(yè),初期支護(hù)工序操作便捷,施工空間大,有利于機(jī)械化快速施工。

(2)本工法適應(yīng)性高,如出現(xiàn)圍巖結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變、軟硬圍巖變化或其他條件發(fā)生變化時(shí)可以較為迅速的轉(zhuǎn)換為其他工法進(jìn)行施工。

(3)本工法沒有臨時(shí)支護(hù),避免了因拆除臨時(shí)支護(hù)而造成的安全隱患,有效的規(guī)避了一定風(fēng)險(xiǎn)。

(4)本工法設(shè)備購置費(fèi)用、臨時(shí)材料使用較低,一次性投入較少,節(jié)約了施工成本。

(5)本工法工效快,加快了施工進(jìn)度,有效地節(jié)約了施工工期。

3 適用范圍

(1)本工法適用于Ⅴ級(jí)或Ⅳ級(jí)軟弱圍巖大斷面隧道,也適用于淺埋或深埋的地質(zhì)情況較好的大斷面隧道。

(2)對(duì)于存在低瓦斯風(fēng)險(xiǎn)的隧道,也可應(yīng)用本工法施工,斷面空間大有助于通風(fēng)換氣。

4 工藝原理

大斷面隧道大拱腳臺(tái)階法是指在隧道開挖過程中將作業(yè)面分為 6個(gè)開挖面。以前后 6個(gè)不同的位置相互錯(cuò)開同時(shí)開挖,然后分部同時(shí)支護(hù)形成支護(hù)整體,縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間,逐步向縱深推進(jìn)的作業(yè)方法。本工法基本原理結(jié)合了弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法和三部臺(tái)階法的優(yōu)點(diǎn),滿足了新奧法施工原理對(duì)圍巖加強(qiáng)控制的要求,減少分部開挖次數(shù),加快了初期支護(hù)早封閉的時(shí)間,特別該是拱部先期成環(huán),側(cè)墻初期支護(hù)能夠盡早落底,有利于控制變形,避免了臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換,減少了施工過程中不安全因素。

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 工藝流程

施工工藝流程見圖1。

5.2 操作要點(diǎn)

采用大拱腳臺(tái)階法開挖,應(yīng)遵循“先預(yù)報(bào)、管超前、嚴(yán)注漿、弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”的施工原則,盡量縮短臺(tái)階長度,在工序變化處及時(shí)在鋼架末端設(shè)鎖腳錨桿,以確保鋼架基礎(chǔ)穩(wěn)定。同時(shí)初期支護(hù)盡快封閉成環(huán),仰拱和襯砌及時(shí)跟進(jìn),及時(shí)形成穩(wěn)定的支護(hù)體系。

5.2.1 施工工序說明

大拱腳臺(tái)階法開挖分步工藝見圖2。

圖1 施工工藝流程

第1步:利用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道拱部φ42mm超前小導(dǎo)管,開挖上部弧形導(dǎo)坑部:在拱部超前支護(hù)后進(jìn)行,環(huán)向開挖上部弧形導(dǎo)坑,預(yù)留核心土,核心土長度為 3～5m,寬度為隧道開挖寬度的 1/3～1/2。開挖后應(yīng)及時(shí)施作上部初期支護(hù),即進(jìn)行初噴 4 cm厚混凝土,掛鋼筋網(wǎng),架設(shè)鋼架,施作大拱腳系統(tǒng)支護(hù),并在鋼架拱腳底部緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角45°打設(shè)鎖腳錨桿,鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接,鉆設(shè)系統(tǒng)徑向錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。開挖循環(huán)進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定,一般 0.6m左右。

第2步:左側(cè)部中臺(tái)階開挖:再滯后部約 3～5m后,開挖左側(cè)部中臺(tái)階。開挖進(jìn)尺根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定,開挖高度一般為 3.5～4m,開挖后及時(shí)施作部初期支護(hù),即進(jìn)行初噴 4cm厚混凝土,掛鋼筋網(wǎng),接長鋼架,并設(shè)鎖腳錨桿系統(tǒng)支護(hù),鉆設(shè)系統(tǒng)徑向錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

第3步:右側(cè)部中臺(tái)階開挖,再滯后部約 2～3m后,與左側(cè)部中臺(tái)階開挖支護(hù)方式一樣,施作右側(cè)部中臺(tái)階。

第4、5步:開挖上臺(tái)階④部、中臺(tái)階⑤部,在滯后部約 3～4m后,依次開挖上臺(tái)階④部、中臺(tái)階⑤部,開挖進(jìn)尺與各臺(tái)階循環(huán)進(jìn)尺相一致。

第6步:開挖隧底⑥部,在滯后⑤部約 4～5m后,開挖隧底剩余部分⑥部,開挖后初噴 4cm厚混凝土,安設(shè)仰拱鋼架并與左右側(cè)落地鋼架焊接牢固,復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。為了不影響車輛進(jìn)出,采用棧橋過渡方案,及時(shí)施作仰拱及仰拱回填,仰拱分段長度一般為 4～6m。

初期支護(hù)施工工藝流程見圖3。

圖2 大拱腳臺(tái)階法開挖分步工藝

圖3 初期支護(hù)施工工藝流程

5.2.2 超前小導(dǎo)管施作

超前小導(dǎo)管采用 φ42mm、壁厚 3.5mm的熱軋無縫鋼管,長 3.5m,環(huán)向間距 30～50cm,其縱向搭接長度不小于 1m。

超前小導(dǎo)管的鉆孔外插角為 10°～12°,可根據(jù)實(shí)際情況作調(diào)整。鉆孔方向應(yīng)順直。鉆孔直徑不小于45mm。

超前小導(dǎo)管安裝于隧道拱部圓弧 120°范圍內(nèi),共38根,環(huán)向間距為 40cm。其縱向搭接長度不小于1m。

5.2.3 臺(tái)階開挖

開挖輪廓形狀和斷面尺寸應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行開挖輪廓線的放樣,根據(jù)圍巖情況預(yù)留一定的變形量,以防止圍巖的實(shí)際變形量超過預(yù)留變形量,造成初期支護(hù)侵入二次襯砌。

5.2.4 初噴混凝土封閉巖面

開挖后立即進(jìn)行初噴混凝土封閉巖面,用高壓風(fēng)自上而下吹凈巖面,并埋設(shè)控制混凝土厚度的控制標(biāo)志,如工作面滴水或淋水時(shí),采用鉆孔埋設(shè)盲管做好引排水,也可采用干噴形式快速封閉滲水巖面。噴射作業(yè)從拱腳或墻腳自下而上進(jìn)行,作業(yè)時(shí)避免上部噴射回彈料虛埋拱(墻)腳。噴嘴與受噴巖面垂直,噴嘴與受噴巖面之間的距離保持在 1.0～2.0m。

5.2.5 系統(tǒng)錨桿和鋼筋網(wǎng)施作

初噴之后立即進(jìn)行施作徑向錨桿,錨桿必須設(shè)墊板。系統(tǒng)錨桿設(shè)置情況:拱部采用帶排氣裝置的 φ25 mm中空注漿錨桿,邊墻采用 φ22mm砂漿錨桿,L=4.0m,間距(環(huán) 1.2m×1.0m);鋼筋網(wǎng)采用 φ8mm的HPB235鋼制作,網(wǎng)格尺寸采用 20cm×20cm,搭接長度為 1～2個(gè)網(wǎng)格,網(wǎng)片之間采用焊接方式連接。鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿連接牢固,且鋼筋保護(hù)層厚度不小于4cm。

5.2.6 鋼架安裝施作

初期支護(hù)采用 I20鋼架,縱向間距為 0.6m/榀(中至中),相鄰鋼架采用 φ22mm鋼筋連接,間距 1m,斜向內(nèi)側(cè)布置,并焊于鋼架內(nèi)翼緣處;安裝前應(yīng)清除底腳下的虛砟及雜物,鋼架底腳應(yīng)置于牢固的基礎(chǔ)上。

為保證鋼架位置安設(shè)準(zhǔn)確,鋼架架設(shè)前均需預(yù)先打設(shè)定位系筋。系筋一端與鋼架焊接在一起,另一端錨入圍巖并用砂漿錨固。拼裝鋼架時(shí),各節(jié)段的鋼架間的連接板螺栓連接并密貼,嚴(yán)禁采用焊接。隧道上部弧形導(dǎo)坑開挖時(shí),在大拱腳連接板處預(yù)留安裝大拱腳鋼架的支撐凹槽。施作大拱腳系統(tǒng)支護(hù),并在鋼架拱腳底部緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角 45°打設(shè)鎖腳錨桿,錨桿長度為 4m,每環(huán)為 8根,鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接,增加拱腳支撐力。

5.2.7 第二次噴射初支混凝土施作

按照設(shè)計(jì)厚度利用原有部件如錨桿外露長度等,也可在鋼拱架上焊接短鋼筋,標(biāo)出刻度,作為設(shè)計(jì)厚度標(biāo)記。

噴射混凝土厚度每層不宜超過 5～6cm,過大會(huì)削弱混凝土顆粒間的凝聚力,使噴層因自重過大而大片脫落,或使拱頂處噴層與圍巖面形成空隙;過小,則粗骨料容易彈回。分次噴至設(shè)計(jì)厚度,兩層噴射的時(shí)間間隔為 15～20min。

為提高工效和保證質(zhì)量,噴射作業(yè)應(yīng)分片進(jìn)行。為防止回彈物附著在未噴巖面上影響噴層與巖面間的粘結(jié)力,按照從下往上施噴,呈“S”形運(yùn)動(dòng);噴前先找平受噴面的凹處,再將噴頭成螺旋形緩慢均勻移動(dòng),保證混凝土表面平順,無空鼓、裂縫、疏松,平整度應(yīng)符合規(guī)范要求。

5.2.8 仰拱施作

隧道底部開挖采用全幅分段施工,上面鋪設(shè)仰拱棧橋,仰拱棧橋長 16～18m,單幅寬 1.2m,每幅由 4根 I36型鋼和防滑鋼板焊成,棧橋放在隧道中部。隧底每循環(huán)開挖長度控制在 2～3榀鋼拱架間距。為保證施工安全,仰拱初期支護(hù)和混凝土澆筑應(yīng)及時(shí)施作,支護(hù)盡早閉合成環(huán),整體受力,確保支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。仰拱每循環(huán)澆筑長度與拱墻每循環(huán)襯砌長度相同,具體尺寸與模板臺(tái)車長度一致,施工時(shí)應(yīng)保證仰拱與拱墻施工縫在同一斷面。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設(shè)置止水帶。仰拱填充混凝土應(yīng)在仰拱混凝土初凝后澆筑,澆筑前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。本工程仰拱采用 C35鋼筋混凝土,仰拱填充采用 C20混凝土。

仰拱施工工藝流程見圖4。

圖4 仰拱施工工藝流程

5.3 關(guān)鍵技術(shù)控制要點(diǎn)

(1)大拱腳臺(tái)階法施工應(yīng)做好工序銜接,工序安排應(yīng)緊湊,嚴(yán)格控制開挖長度,合理確定循環(huán)進(jìn)尺,開挖后立即初噴 4cm厚的混凝土,以減少圍巖暴露時(shí)間,避免因長時(shí)間暴露引起圍巖失穩(wěn)。

(2)隧道垂直方向的變形控制主要依靠兩側(cè)拱腳,拱腳的穩(wěn)定程度很關(guān)鍵。在上部增加大拱腳鋼架是為了增大拱腳的承載能力,同時(shí)在鋼架拱腳底部緊貼鋼架兩側(cè)邊向拱腳的斜下方打設(shè)鎖腳錨桿,鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接確保鋼架基礎(chǔ)穩(wěn)定,防止拱部下沉變形。

(3)大拱腳臺(tái)階法施工應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求控制好超前錨桿支護(hù)外插角,保證隧道開挖在超前支護(hù)的保護(hù)下安全施工。

(4)根據(jù)圍巖情況如需爆破時(shí),必須堅(jiān)持弱爆破,減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。同時(shí)做好監(jiān)控量測,確保圍巖穩(wěn)定和施工安全。

(5)鋼架應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求加工制作和架設(shè),上下斷面初期支護(hù)鋼架連接應(yīng)平順,螺栓連接牢固,拱腳落地應(yīng)架設(shè)在堅(jiān)實(shí)基面上,嚴(yán)禁拱腳懸空或采用虛砟回填。

5.4 監(jiān)控量測

隧道施工中監(jiān)控量測的重要目的就是對(duì)初期支護(hù)實(shí)施動(dòng)態(tài)管理,通過了解圍巖的受力變形狀態(tài),判斷隧道圍巖和初期支護(hù)是否穩(wěn)定和安全,及時(shí)進(jìn)行信息反饋及預(yù)測預(yù)報(bào),為施工二襯提供合理施作時(shí)間和為優(yōu)化支護(hù)參數(shù)提供依據(jù),指導(dǎo)現(xiàn)場施工。量測項(xiàng)目根據(jù)工程實(shí)際情況,分為必測項(xiàng)目和選測項(xiàng)目。必測項(xiàng)目見表1,選測項(xiàng)目按照《鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定選取。監(jiān)控量測采用五點(diǎn)法,每個(gè)斷面設(shè)置 2條凈空變化基線,1個(gè)拱頂下沉測點(diǎn),監(jiān)測斷面間距為5～10m,所有初讀數(shù)據(jù)須在開挖后 12h內(nèi)測讀,量測頻次嚴(yán)格按照規(guī)范和驗(yàn)標(biāo)的要求執(zhí)行,根據(jù)量測結(jié)果及時(shí)調(diào)整預(yù)留變形量,確保了初支不侵入二次襯砌范圍。根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析,對(duì)于炭質(zhì)頁巖、泥灰質(zhì)巖為主的隧道,建議施工開挖時(shí)隧道拱部預(yù)留變形量 25～30cm,邊墻預(yù)留變形量 10～15cm,底部預(yù)留變形量5～8cm。

5.5 有害氣體監(jiān)控與預(yù)防措施

因隧道地層中炭質(zhì)頁巖含炭較高,為確保人員、財(cái)產(chǎn)及施工安全,所以必須將有害氣體、瓦斯危險(xiǎn)性預(yù)測放在第一位。在隧道開挖掌子面進(jìn)行全斷面超前探測,超前探孔孔徑一般為 89mm,單孔長度為 30m,搭接長度不小于 5m,掌子面布置 6個(gè)孔,并在超前探孔處采用光干涉式甲烷測定器,檢測是否有有害氣體涌出。加強(qiáng)通風(fēng)和噴霧灑水,降低粉塵濃度,安排專職的經(jīng)過瓦斯監(jiān)測安全技術(shù)培訓(xùn)的人員對(duì)隧道進(jìn)行巡回檢查,特別是拱頂、開挖凹凸處等瓦斯易積聚部位的監(jiān)測,并建立健全安全監(jiān)測制度,制定應(yīng)急預(yù)案,組織施工人員進(jìn)行演練,以確保施工安全。

表1 監(jiān)控量測必測項(xiàng)目

5.6 勞動(dòng)力組織(表2)

表2 單作業(yè)面施工作業(yè)勞動(dòng)力組織

6 材料與設(shè)備

本工法中采用的主要施工機(jī)具設(shè)備見表3。

7 質(zhì)量控制

7.1 本工法執(zhí)行工程質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

(1)嚴(yán)格遵守執(zhí)行現(xiàn)行的隧道技術(shù)規(guī)范及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

(2)洞身開挖應(yīng)嚴(yán)格控制欠挖,并預(yù)留變形量。拱腳和墻腳以上 1m內(nèi)斷面嚴(yán)格欠挖。

(3)超前小導(dǎo)管、錨桿、鋼架安裝施工質(zhì)量控制見表4。

7.2 質(zhì)量保證措施

(1)錨桿施作要求按照設(shè)計(jì)及《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》(GB50086)、《鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)范》(TB10108)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。支護(hù)使用的鋼筋、錨桿、鋼架等原材料嚴(yán)格堅(jiān)持“先檢驗(yàn),后使用”的原則;拱部設(shè)系統(tǒng)錨桿采用 φ25mm中空錨桿,邊墻設(shè)φ22mm砂漿錨桿;錨桿鉆孔孔位允許偏差為 ±15cm;桿孔的深度應(yīng)大于錨桿設(shè)計(jì)長度 10cm。

表3 主要施工機(jī)具設(shè)備

表4 施工質(zhì)量控制

(2)噴射混凝土用的水泥、細(xì)骨料、粗骨料、外加劑等原材質(zhì)量控制按照《客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》中要求的檢驗(yàn)批次和標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。

(3)鋼架各單元采用墊板螺栓連接,鋼架節(jié)點(diǎn)焊接長度大于 4cm,且對(duì)稱焊接。加工好的成品鋼架先進(jìn)行預(yù)拼裝,允許偏差為 ±3cm,平面翹曲小于 2cm。鋼架外緣每隔 2m用鋼楔或混凝土塊與初噴層頂緊,鋼架與初噴混凝土表層的間隙采用噴射混凝土噴填密實(shí)。

(4)鋼筋網(wǎng)搭接長度應(yīng)為 1～2個(gè)網(wǎng)孔,允許偏差為 ±5cm。

(5)噴射混凝土平均厚度不小于設(shè)計(jì)厚度,最小厚度不小于設(shè)計(jì)厚度的 2/3,表面平整度的允許偏差為 100mm。表面應(yīng)平整、密實(shí),無裂縫、脫落、漏噴、露筋,空鼓和滲漏水,錨桿頭和鋼筋無外露。

(6)在噴射側(cè)壁下部時(shí),需將上半斷面噴射時(shí)的回彈物清理干凈,防止將回彈物卷入下部噴層中形成“蜂窩”,從而降低支護(hù)強(qiáng)度。

(7)嚴(yán)格圍巖監(jiān)控量測制度,加強(qiáng)施工時(shí)開挖沉降、變形的觀測和評(píng)估,堅(jiān)持用“量測數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工”的原則。

8 安全措施

(1)各種爆破、特種設(shè)備操作人員、專職安全員、特種作業(yè)人員必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)并取得相應(yīng)監(jiān)管部門頒發(fā)的合格證書持證上崗。

(2)嚴(yán)格遵守國家有關(guān)安全生產(chǎn)的法律法規(guī)和《鐵路工程施工安全技術(shù)規(guī)程》(TB10401.1—2003)有關(guān)規(guī)定,認(rèn)真貫徹執(zhí)行建設(shè)單位的有關(guān)文件中的安全管理要求。

(3)加強(qiáng)全員安全意識(shí)教育,為隧道支護(hù)操作人員配備個(gè)人防護(hù)用品。

(4)對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行專項(xiàng)安全技術(shù)交底,編制隧道施工應(yīng)急預(yù)案,建立快速反應(yīng)機(jī)制并進(jìn)行應(yīng)急演練。

(5)加強(qiáng)特殊地質(zhì)條件下,隧道施工風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估和管理,落實(shí)有針對(duì)性的預(yù)防措施。

(6)建立安全生產(chǎn)責(zé)任制,細(xì)化考核辦法,加強(qiáng)日常檢查力度,獎(jiǎng)懲兌現(xiàn),全面排查安全隱患和整改治理。

(7)根據(jù)設(shè)計(jì)地質(zhì)資料,在施工前結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)做好瓦斯等有害氣體探測。

(8)隧道爆破作業(yè)和火工品的管理,必須遵守現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)《爆破安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。對(duì)于存在瓦斯風(fēng)險(xiǎn)的隧道,在施工中各工序作業(yè)應(yīng)符合《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》(TB10120)有關(guān)規(guī)定。瓦斯工區(qū)(地層含有瓦斯的隧道施工區(qū)段)應(yīng)采用煤礦許用安全炸藥,并使用礦用電雷管起爆。

(9)施工現(xiàn)場的臨時(shí)用電管理,嚴(yán)格按照《施工現(xiàn)場臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定執(zhí)行。

(10)隧道內(nèi)搭設(shè)的工作臺(tái),必須堅(jiān)固可靠,放置穩(wěn)妥,并設(shè)安全防護(hù)桿和梯子。

9 環(huán)保措施

(1)嚴(yán)格按照國家《環(huán)境保護(hù)法》和《水土保持法》和地方政府有關(guān)規(guī)定,貫徹執(zhí)行“預(yù)防為主、建設(shè)與保護(hù)并重”原則,落實(shí)環(huán)保“三同時(shí)”,采取各種工程防護(hù)措施,減少工程建設(shè)對(duì)沿線生態(tài)環(huán)境的破壞和污染。

(2)建立專職環(huán)保自控組織機(jī)構(gòu),健全環(huán)境保護(hù)制度和自控體系,加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的廣泛宣傳,使全體參建員工充分認(rèn)識(shí)對(duì)環(huán)境保護(hù)的重要性和必要性,加強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。

(3)隧道洞口、攪拌站設(shè)過濾沉淀池,對(duì)含有懸浮物的施工污水,必須采取過濾、沉淀等處理措施,做到達(dá)標(biāo)排放。施工含油廢水經(jīng)隔油池處理后排放,防止油污染地表和周圍水環(huán)境。

(4)隧道棄渣(土)場的擋護(hù)工程和排水工程嚴(yán)格按照施工圖和施工組織設(shè)計(jì)中的措施和方案執(zhí)行;棄渣(土)場必須嚴(yán)格執(zhí)行先擋后棄、先修排水設(shè)施后棄的原則,并對(duì)附近水源進(jìn)行先保護(hù)或改移河道后再進(jìn)行棄渣(土)。

(5)施工人員駐地附近的施工場地、施工道路進(jìn)行硬化或采取灑水等措施,控制揚(yáng)塵;對(duì)易于引起粉塵的細(xì)料或松散料運(yùn)輸或堆放必須遮蓋或適當(dāng)灑水濕潤;對(duì)易產(chǎn)生粉塵的施工場地,如混凝土攪拌站(場)、鋼筋加工場、隧道洞口便道必須進(jìn)行實(shí)時(shí)打掃和灑水。

(6)在施工隧道邊仰坡、棄渣場前將熟土剝離存放和土地復(fù)墾工作結(jié)合起來,特別是特殊地質(zhì)山區(qū)更要珍惜熟土,對(duì)存放熟土區(qū)設(shè)置明顯標(biāo)識(shí)牌進(jìn)行保護(hù),不得隨意堆放;隨著工程的進(jìn)展情況,對(duì)已完成棄渣任務(wù)的逐步實(shí)施覆蓋恢復(fù)植被。

(7)施工便道盡量利用已有的鄉(xiāng)村道路或其他道路,減少新建施工便道對(duì)土地的占用,對(duì)能復(fù)墾的施工便道進(jìn)行翻松、平整,利用主體工程表土或周邊客土進(jìn)行復(fù)墾。

(8)機(jī)械車輛經(jīng)過施工生活駐地或居民區(qū)時(shí)應(yīng)減速慢行,盡量減少噪聲污染。合理安排施工作業(yè)時(shí)間,盡量降低夜間車輛出入頻率,夜間施工對(duì)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的超分貝噪聲利用消音設(shè)備減噪。

(9)盡量避免或減少施工過程中的光污染。夜間室外照明燈加設(shè)燈罩,透光方向集中在施工范圍。

10 節(jié)能措施

(1)節(jié)材措施,根據(jù)隧道圍巖情況,在保證工程安全與質(zhì)量的前提下,進(jìn)行施工方案的節(jié)材優(yōu)化。臨時(shí)工程材料統(tǒng)一采購,能重復(fù)利用的進(jìn)行循環(huán)使用,減少材料浪費(fèi)。合理安排材料的采購、進(jìn)場時(shí)間和批次,減少庫存或二次搬運(yùn),清底使用。

(2)節(jié)水措施,根據(jù)工程所在地的水資源狀況,現(xiàn)場攪拌站用水、隧道施工用水應(yīng)采取有效的節(jié)水措施,不采用居民生活自來水,嚴(yán)禁無措施澆水養(yǎng)護(hù)混凝土。對(duì)施工現(xiàn)場生活用水實(shí)施定額計(jì)量管理。

(3)節(jié)能措施,優(yōu)先使用國家、行業(yè)推薦的節(jié)能、高效、環(huán)保的施工設(shè)備和照明設(shè)施。施工現(xiàn)場分別設(shè)定生產(chǎn)、生活、辦公的用電控制指標(biāo),采用聲控、光控等節(jié)能照明燈具。

(4)節(jié)地與施工用地保護(hù)措施,根據(jù)施工規(guī)模及現(xiàn)場條件等因素合理確定臨時(shí)設(shè)施,平面布置合理、緊湊,在滿足環(huán)境、職業(yè)健康與安全及文明施工要求的前提下盡可能減少廢棄地和死角。

(5)紅線外臨時(shí)占地應(yīng)盡量使用荒地、廢地,少占用農(nóng)田和耕地,大力降低臨時(shí)用地規(guī)模。

11 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析

11.1 技術(shù)效益

運(yùn)用本工法施工大斷面鐵路隧道,施工作業(yè)分區(qū)進(jìn)行,開挖支護(hù)安全、工效高。

11.2 經(jīng)濟(jì)效益

(1)多個(gè)作業(yè)面可以平行作業(yè),施工空間大,有利于機(jī)械化快速施工,形成明顯的開挖能力、工期效益。

(2)工序轉(zhuǎn)化快,加快了施工進(jìn)度,減少了施工投入,節(jié)約了成本。

(3)減少和降低了臨時(shí)支護(hù)材料的使用,材料消耗少,節(jié)約了資源,施工投資減少,經(jīng)濟(jì)效益顯著。

11.3 社會(huì)效益

(1)隨著國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展,利用本工法可以盡量減少勞動(dòng)力的投入,提高機(jī)械化施工水平,是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的基本要求。

(2)本工法沒有臨時(shí)支護(hù),避免了因拆除臨時(shí)支護(hù)而造成的安全隱患,有效的規(guī)避了一定風(fēng)險(xiǎn),盡力創(chuàng)造出安全的施工環(huán)境,因此該方法具有廣闊的應(yīng)用前景。

11.4 節(jié)能效益

應(yīng)用本工法分區(qū)施工可以減少作業(yè)區(qū)域的機(jī)具數(shù)量,相鄰作業(yè)區(qū)充分利用共有的機(jī)具資源,同時(shí)施工質(zhì)量易控制,安全風(fēng)險(xiǎn)低。

12 應(yīng)用實(shí)例

由中交第二公路工程局有限公司承建的新建貴陽至廣州鐵路工程 GGTJ-5標(biāo)段,位于廣西境內(nèi)三都—五通間,線路全長 62.637km,其中隧道 28座,總長47.723km,占線路總長的 76.2%。沿線地質(zhì)變化多,施工環(huán)境差,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高,環(huán)保工作難度大。這些隧道共同的特點(diǎn)多為Ⅴ級(jí)或Ⅳ級(jí)圍巖,圍巖破碎,不穩(wěn)定,易坍塌,進(jìn)洞施工方法基本上全部采用大拱腳臺(tái)階法組織進(jìn)行施工。筆者以高培三號(hào)隧道為工程實(shí)例,介紹大拱腳臺(tái)階法在隧道施工的成功應(yīng)用。

高培三號(hào)隧道穿越剝蝕中低山地貌,絕對(duì)高程190～300m,主要地層為上覆 0～3m第四季全新統(tǒng)坡殘積層粉質(zhì)黏土、碎石土,下伏基巖為寒武系清溪組下段砂質(zhì)頁巖夾炭質(zhì)頁巖,薄～中厚層狀,砂質(zhì)結(jié)構(gòu),泥質(zhì)膠結(jié),部分弱硅質(zhì)膠結(jié),節(jié)理發(fā)育。地質(zhì)特性屬于華夏構(gòu)造體系和新華夏構(gòu)造體系聯(lián)合影響帶,構(gòu)造線與線路大角度相交,多為碎屑巖區(qū)。根據(jù)設(shè)計(jì)文件資料,由于炭質(zhì)頁巖含炭較高,存在聚集少量的有害氣體及瓦斯的施工風(fēng)險(xiǎn)。該隧道開挖成功應(yīng)用大拱腳臺(tái)階法順利的通過了Ⅴ級(jí)軟弱圍巖,整個(gè)施工過程安全可控。該隧道開挖進(jìn)度快、質(zhì)量易控制,成為全標(biāo)段第一個(gè)順利貫通的隧道,受到了監(jiān)理和業(yè)主單位的好評(píng),取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)保效益。

[1]中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司.新建貴陽至廣州鐵路貴陽至賀州段施工設(shè)計(jì)參考圖[Z].成都:2010.

[2]陳立保.三臺(tái)階法在客運(yùn)專線山嶺隧道軟弱圍巖中的推廣應(yīng)用[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2008(12):72-74.

[3]項(xiàng)志敏,等.武廣客運(yùn)專線大斷面隧道軟巖地段快速施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2007(S1):61-63.

[4]經(jīng)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)(2007)119號(hào),鐵路大斷面隧道三臺(tái)階起步開挖法施工作業(yè)指南[S].

[5]TZ214—2005,客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南[S].

[6]鐵建設(shè)[2005]160號(hào),客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S].

[7]鐵建設(shè)[2008]105號(hào),鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)指南[S].