高偉強(qiáng)

【摘 要】雙線(xiàn)鐵路隧道超淺埋下穿山谷河道時(shí)施工安全風(fēng)險(xiǎn)極高，主要有大斷面、富水、地質(zhì)條件差、超淺埋的特點(diǎn)。采用三臺(tái)階七步開(kāi)挖和拱部護(hù)拱備用方案相結(jié)合的施工方法，加強(qiáng)超前支護(hù)和初期支護(hù)，最大限度減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，安全順利地通過(guò)超淺埋段。論文對(duì)格魯吉亞現(xiàn)代化鐵路項(xiàng)目新建T7隧道下穿超淺埋河道施工進(jìn)行了介紹，為今后同類(lèi)型隧道施工提供參考。

【Abstract】The construction safety risk of the double line railway tunnel is very high when it is buried under the valley and river channel， which mainly has the characteristics of large cross-section， rich water， poor geological conditions and super-shallow burial. The construction method of three-step and seven-step excavation combined with the spare plan of arch protection is adopted to strengthen the advanced support and the initial support， minimize the disturbance to the surrounding rock， and safely and smoothly pass through the ultra-shallow buried section. This paper introduces the construction of new T7 tunnel under the ultra-shallow buried channel in the modern railway project of Georgia， and provides reference for the same type of tunnel construction in the future.

【關(guān)鍵詞】超淺埋;大斷面;富水;地質(zhì)條件

【Keywords】super-shallow buried; large cross-section; rich water; geological conditions

【中圖分類(lèi)號(hào)】U455.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）04-0150-02

1 引言

超淺埋隧道下穿河道，施工最大的風(fēng)險(xiǎn)就是安全風(fēng)險(xiǎn)。合理的施工方案需因地制宜，本文就格魯吉亞現(xiàn)代化鐵路項(xiàng)目T7隧道下穿河道段超淺埋、地表水豐富、斷面大、地質(zhì)條件差的特點(diǎn)，闡述了采用三臺(tái)階七步開(kāi)挖法配合拱部護(hù)拱備用方案順利通過(guò)了河道段的應(yīng)用實(shí)例。

2 工程概況

T7隧道位于格魯吉亞現(xiàn)代化項(xiàng)目，起止里程為Km17+100～Km19+233，隧道全長(zhǎng)2133m，雙線(xiàn)隧道，設(shè)計(jì)坡度13.1‰。隧道Km17+702～Km17+775段下穿河道，該段隧道位于半徑R=470m右偏曲線(xiàn)上，長(zhǎng)度73m，埋深3～5m，屬于超淺埋隧道。

T7隧道下穿河道段埋深淺，地質(zhì)條件差，溪流常年流水。為了更充分地了解隧道下穿段的地質(zhì)情況，在下穿段進(jìn)行了地質(zhì)鉆孔，分別于里程Km17+716和Km17+756，孔深15m。

3 施工風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1 隧道超淺埋

隧道埋深距頂部溪流僅3～5m，隧道開(kāi)挖過(guò)程中的震動(dòng)容易引起隧道塌方。

3.2 大斷面

該隧道開(kāi)挖斷面為138m2，隨著隧道的開(kāi)挖，對(duì)隧道圍巖影響巨大，極易造成隧道垮塌。

3.3 地質(zhì)條件差

通過(guò)兩個(gè)地質(zhì)鉆孔調(diào)查可見(jiàn)，地表以下8m均為飽和性砂礫層，8～15m為淤泥和全風(fēng)化的灰色粗粒砂巖，開(kāi)挖過(guò)程中自穩(wěn)性很差，遇水將全面崩解。

3.4 河道常年流水

隧道下穿的河道常年流水，流量隨季節(jié)變化為2～30m3/s。施工過(guò)程中豐富的地表水非常容易造成塌方突水事故。

4 下穿方案研究

4.1 河道改移

無(wú)論采用哪種方案，都需要將河道進(jìn)行改移。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量調(diào)查，將既有河道從上游改移延小里程山體坡腳經(jīng)Km17+690處與下游連接。施工在河道水流量最小的季節(jié)進(jìn)行。

4.2 開(kāi)挖方案的選定

開(kāi)挖方案擬定了3種：①整段采用明挖法施工，明挖長(zhǎng)度73m，施作永久性混凝土水溝約200m。優(yōu)點(diǎn)：安全風(fēng)險(xiǎn)低。缺點(diǎn)：工程造價(jià)大，工期長(zhǎng)，附近村道中斷。②采用先護(hù)拱后暗挖的綜合施工方法。對(duì)超淺埋段隧道拱頂120°范圍進(jìn)行護(hù)拱施工，護(hù)拱施工完成后進(jìn)行暗挖施工。采用機(jī)械開(kāi)挖，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：施工安全系數(shù)高，工程量相比方案①少。缺點(diǎn)：護(hù)拱需要施作至少90m，工程造價(jià)仍然較大，村道仍需中斷。③主要采用三臺(tái)階七步開(kāi)挖，護(hù)拱方案作為備用方案。開(kāi)挖采用機(jī)械開(kāi)挖，加強(qiáng)超前支護(hù)，對(duì)拱頂進(jìn)行注漿固結(jié)，增強(qiáng)初期支護(hù)。若掌子面出現(xiàn)塌方冒頂，再進(jìn)行護(hù)拱施工。優(yōu)點(diǎn)：不破壞原地表，工期最短，工程量造價(jià)最小。缺點(diǎn)：雖然有塌方冒頂風(fēng)險(xiǎn)，但埋深很淺，即便是發(fā)生塌方，塌方量會(huì)很小，安全風(fēng)險(xiǎn)可控。最終，經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)分析和施工模擬比對(duì)，選用了方案③。

5 施工過(guò)程控制

5.1 加強(qiáng)超前支護(hù)

掌子面開(kāi)挖施工前，需在拱頂及兩側(cè)拱腰進(jìn)行5m長(zhǎng)的超前地質(zhì)鉆孔，如果探孔發(fā)現(xiàn)前方出現(xiàn)不飽和性砂礫層，將進(jìn)行超前小導(dǎo)管注漿、固結(jié)，超前小導(dǎo)管采用？準(zhǔn)42花鋼管，每環(huán)35根，每根長(zhǎng)4m，由原設(shè)計(jì)每2.4m施作一環(huán)改為每2m施作一環(huán)，然后進(jìn)行注漿，待到地表或者洞內(nèi)開(kāi)挖面有漿液冒出時(shí)停止注漿。

5.2 開(kāi)挖及支護(hù)

開(kāi)挖采用破碎頭施工，減少?lài)鷰r擾動(dòng)。開(kāi)挖進(jìn)尺控制在0.5～1.0m，滿(mǎn)足1～2榀鋼拱架安裝即可。出渣后對(duì)掌子面進(jìn)行排險(xiǎn)、噴射混凝土封閉，厚度不低于5cm，封閉后立即進(jìn)行初期支護(hù)。初支參數(shù)：I20a鋼拱架，拱架間距0.5m，雙層？準(zhǔn)8鋼筋網(wǎng)片，鎖腳錨桿由原設(shè)計(jì)？準(zhǔn)25增強(qiáng)為？準(zhǔn)32鋼筋，以增加鋼拱架的承載力，噴射混凝土厚度25cm。二襯設(shè)計(jì)為？準(zhǔn)30鋼筋混凝土，主筋？準(zhǔn)25雙層鋼筋，拱墻55cm，仰拱60cm。

5.3 圍巖變化應(yīng)對(duì)措施

若圍巖變差，拱頂出現(xiàn)下沉?xí)r，對(duì)兩側(cè)拱腳設(shè)置擴(kuò)大拱腳，以增加鋼拱架的承載力，防止拱頂下沉;若圍巖進(jìn)一步變差，初支兩側(cè)出現(xiàn)較大收斂時(shí)，增設(shè)臨時(shí)仰拱，以控制初支收斂;若初支或掌子面圍巖松散，發(fā)生局部坍塌時(shí)，對(duì)坍塌區(qū)域打入注漿管進(jìn)行注漿固結(jié)并噴錨，防止進(jìn)一步坍塌[1]。

5.4 備用護(hù)拱施工

隧道暗挖時(shí)若上臺(tái)階掌子面出現(xiàn)塌方冒頂，待塌方穩(wěn)定后，于塌方處往大里程方向開(kāi)挖護(hù)拱邊坡，開(kāi)挖后進(jìn)行噴錨支護(hù)。邊坡開(kāi)挖完成后在隧道拱部以上120°范圍施作鋼筋混凝土護(hù)拱，護(hù)拱厚度40cm，采用25鋼筋混凝土澆筑并做防水處理，護(hù)拱兩側(cè)施作2m寬擴(kuò)大拱腳。護(hù)拱施工長(zhǎng)度根據(jù)塌方范圍確定。拱架地基承載力檢驗(yàn)不合格時(shí)，對(duì)地基進(jìn)行注漿固結(jié)處理。護(hù)拱施作完成后進(jìn)行分層回填壓實(shí)。

5.5 隧道安全距離控制

隧道開(kāi)挖過(guò)程中要控制好安全距離，上中臺(tái)階之間要保持在10m左右的距離，中下臺(tái)階之間要保持在20m左右的距離，下臺(tái)階距離仰拱位置4m左右，襯砌與仰拱之間保存兩板襯砌的距離在20m左右。

6 監(jiān)控量測(cè)

6.1 洞內(nèi)監(jiān)控點(diǎn)布置方案

隧道內(nèi)的監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)設(shè)置距離為5m，布置的點(diǎn)位主要在隧道拱頂，拱腰及仰拱位置（見(jiàn)圖1）。

6.2 監(jiān)測(cè)周期

在初期支護(hù)完成后，需要立即按照埋設(shè)點(diǎn)位埋設(shè)監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)，監(jiān)控量測(cè)周期為每天2次，待二襯施工通過(guò)后，控制點(diǎn)每天監(jiān)測(cè)1次并連續(xù)監(jiān)測(cè)1周，1周后數(shù)據(jù)無(wú)變化，可停止監(jiān)測(cè)，若監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)仍有變化則持續(xù)監(jiān)測(cè)，并分析原因同監(jiān)理和設(shè)計(jì)單位商討解決辦法。

6.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

下穿施工從開(kāi)工至安全通過(guò)共用時(shí)71天，監(jiān)測(cè)工作持續(xù)進(jìn)行。通過(guò)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)得知，隧道拱頂沉降數(shù)據(jù)非常穩(wěn)定，從數(shù)據(jù)來(lái)看都是測(cè)量誤差;隧道收斂平均發(fā)生了1.3～3.8mm收斂值，施工安全風(fēng)險(xiǎn)得到了有效控制。

7 結(jié)語(yǔ)

新建雙線(xiàn)鐵路隧道在淺埋下穿既有線(xiàn)施工時(shí)最重要的就是安全問(wèn)題。從T7隧道安全順利地通過(guò)超淺埋段施工總結(jié)出以下幾點(diǎn)內(nèi)容：①充分分析施工風(fēng)險(xiǎn)，做好地質(zhì)調(diào)查，明確施工方案。②施工前首先要解決地表水對(duì)施工的影響，減少外部施工影響，加強(qiáng)超前支護(hù)施工，增強(qiáng)圍巖的自穩(wěn)性，有助于開(kāi)挖時(shí)減少對(duì)地層的擾動(dòng)。③三臺(tái)階起步開(kāi)挖法預(yù)留核心土，全程破碎錘開(kāi)挖，最大限度減少對(duì)巖層的擾動(dòng)并控制了超欠挖，開(kāi)挖進(jìn)尺嚴(yán)格控制在0.5～1.0m，加強(qiáng)初期支護(hù)拱架間距0.5m，鎖腳錨桿增強(qiáng)為？準(zhǔn)32，噴射混凝土快速封閉成環(huán)。各臺(tái)階、仰拱、二襯保證嚴(yán)格控制安全距離使施工穩(wěn)步進(jìn)行，施工進(jìn)度達(dá)到平均1m/d。此方案造價(jià)最低，安全風(fēng)險(xiǎn)可控，對(duì)外部影響最小，施工進(jìn)度最快。④監(jiān)控量測(cè)為施工方案變化提供依據(jù)，施工全程不可或缺。

【參考文獻(xiàn)】

【1】石鈺鋒，陽(yáng)軍生，邵華平，等.超淺覆大斷面暗挖隧道下穿富水河道施工風(fēng)險(xiǎn)分析及控制研究[J].巖土力學(xué)，2012，33（S2）：229-234.