东坪隧道通过特殊地貌施工技术

1 工程概况
　　西康铁路二线xks-2标段东坪隧道全长2404m,起讫里程dk160+823～dk163+227,为单线隧道,隧道埋深2m～355m,洞顶地形起伏,地势陡峻,相对高差350m,冲沟发育,自然山坡坡度45°左右,局部呈陡壁地貌,基岩裸露,构造发育。隧道洞身dk161+669～dk161+651段线路右侧埋深约6.0m,左侧为一陡壁,陡壁高度达26m,该段设计为ⅴ级围岩,拱部设置φ42超前小导管,长度3.5m,环向间距2.4m,预注水泥水玻璃双液浆加固地层;初期支护参数为全环设置工16型钢钢架,间距1榀/0.8m,拱部采用φ25锚采用杆,边墙采用φ22砂浆锚杆,锚杆长度3.0m,间距1.2×1.0m(环×纵);钢筋网采用φ8钢筋,网格20cm×20cm;喷射混凝土厚度25cm;拱墙及仰拱采用c35钢筋混凝土,仰拱填充采用c20混凝土。该隧道中部设横洞一座,由横洞向两侧施工,隧道由横洞向小里程方向施工至dk161+668时,拱顶出现浅黄色风化灰岩,风化裂隙中充填泥质物。由于洞内施工振动,致使坡面第四系堆积层土体中巨型块石松动坠落将拱顶砸塌,地表形成坍塌漏斗,漏斗深度约5.0m,地表左侧坍塌边坡高度约26m,洞内施作的初支被砸毁变形。
　　2 技术措施
　　(1)对dk161+669～dk161+664已支护段的加固处理,增设工18临时钢拱架及横撑,确保已施工的钢架稳定。WWw.11665.COM(2)洞内回填反压塌方体,并留出施工作业平台,然后喷射c25混凝土封闭塌方面,平台高度为距拱顶不大于3m。反压前拱部预设混凝土泵送管。(3)在dk161+665拱部施作φ108大管棚。(4)利用预留的混凝土泵送管施作c25混凝土套拱,套拱厚1.5m。(5)地表回填坍塌漏斗。(6)对超前大管棚注水泥-水玻璃双液浆加固地层。(7)注浆完成后,全环设置工18型钢钢架,钢架间距1榀/0.4m,拱部采用φ25 中空锚杆,边墙采用φ22砂浆锚杆,锚杆长度3.0m,间距1.2m×1.0m(环×纵);钢筋网采用φ8钢筋,网格20cm×20cm;喷射混凝土厚度25cm;拱墙及仰拱采用c35钢筋混凝土,仰拱填充采用c20混凝土。
　　3 施工工艺
　　3.1 大管棚施工
　　管棚设计参数:拱部120°范围设立管棚支护,大管棚采用20m长φ108钢管,钢管打孔注浆,浆液采用水泥-水玻璃双液浆,环向间距30cm,外插角1°～3°。注浆参数:42.5强度级水泥和水玻璃双液注浆,水玻璃浓度为be25～350,模数2.6,浆液水灰比0.8∶1～1∶1(根据实施效果调整),水泥浆液与水玻璃的比例为1∶1。
　　施工工艺:(1)为方便管棚施工,首先施作管棚工作室。管棚工作室长6m,以便于架设钻机。工作室开挖至隧道标准轮廓线以外0.6m。(2)管棚采用φ108×6mm钢管,利用车床加工套丝,并且钢管上加工1cm直径、40cm×40cm成梅花型布置的孔,以利于注浆。(3)针对坍塌体及前方地层为第四系松散堆积体易塌孔的特点,施工选用了lczg-50型锚杆钻机偏心跟管钻进。为了保证钻孔精度,钻进前要反复校核钻杆方向,调整钻机位置,并用论文联盟http://罗盘及挂线检测偏斜无问题后方可继续钻进。(4)利用自制的注浆套管与管棚用套丝连接,注浆套管上准备有出气管与进浆管,由阀门来控制开关。利用喷射砼封闭掌子面与管棚间的孔隙,防止漏浆。关闭孔口阀门,开启注浆泵进行管路压水试验,如有泄漏及时检修。试验压力等于注浆终压。注浆时,采取低压力中流量注入,注浆过程中压力逐步上升,流量逐渐减少,当压力升至注浆终压时,继续压注10min,才结束注浆。单孔注浆结束标准:每段注浆都正常进行,注浆终压达到设计终压,注浆量达到设计注浆量的80%;或虽未达到设计终压,但注浆量已达到设计注浆量,即可结束本孔注浆。
　　3.2 开挖
　　开挖作业由原设计三台阶作业法调整为四台阶开挖,即先采用大管棚和超前小导管护顶,将隧道断面分为四个台阶分步开挖,仰拱紧跟下台阶并及时闭合成环。采用该法施工时,在上、中、下各台阶形成一定的步距,而且同一台阶左右工作面形成相互错开后,即可在各工作面按每循环进尺进行平行流水作业。施工时每循环进尺按1榀钢架间距控制,各台阶步距控制在3m～5m,同一台阶左右工作面错开2榀钢架。
　　3.3 爆破设计
　　(1)爆破施工工艺流程:见下图爆破施工工艺流程图(图1)。(2)爆破器材:爆破采用乳化炸药、塑料导爆管——非电毫秒雷管起爆。(3)爆破设计:采用手持式风动凿岩机成孔,人工装药爆破,孔径一般为42mm。各级围岩爆破参数见爆破药量分配表(表1、表2)。(4)装药与堵塞:主爆孔采用φ32mm药卷装药,毫米管引爆。根据底部岩质及抵抗线大小,在底部加强段的线装药密度可为设计值的1～3倍。炮孔堵塞长度取为0.3m～0.6m。(5)起爆网路:采用塑料导爆管——非电毫秒雷管进行多排孔内微差爆破,当多台阶开挖同时爆破时,可采用串联非电毫秒雷管进行台阶微差爆破。
　　4 既有线安全保证的措施
　　(1)设好驻站联络员及安全防护员,利用列车间隔时间进行爆破施工,每循环爆破作业后立即对既有线隧道进行安全检查,同时做好应急准备。(2)严格按照施工方案要求,遵循“短进尺、强支护、紧衬砌”的施工原则,隧道开挖后及时封闭成环,改善结构受力。(3)及时调整施工工序,确保隧道开挖、仰拱、衬砌之间的相对距离满足施工安全距离要求(表3)。
　　(4)采用现场观测的方法加强对新建隧道、既有隧道的观测和量测,根据量测结果及时调整施工方案,确保施工安全(表4)。
　　5 实施情况分析
　　5.1 既有线隧道洞内观测分析(表5)
　　5.2 围岩量测统计分析
　　通过对隧道紧临段内不同岩性、不同围岩级别的新建隧道进行围岩监控量测统计分析,新建隧道总体收敛、下沉变化均较小,说明标段内岩体整体较为稳定。以下是隧道水平收敛和拱顶下沉曲线实例。
　　5.3 爆破震动测速仪数据分析(表6)
　　通过对以上监测数据分析,隧道施工过程中岩体变形较小、结构稳定,爆破震速小于设计及《铁路隧道监控量测技术规程》(tb10121-2007 j721-2007)充许数值,对既有隧道产生影响较小,既有隧道内未发生变形和破损现象。通过对既有线隧道二衬观测,其洞内既有裂缝无延伸,无新增裂缝,既有渗水部位无明显变化,既有隧道洞内爆破振动波值在4～7cm/s。
　　6 取得的成果
　　(1)新建隧道通过采用三台阶弱爆破施工方案,安全、快速的通过了既有线喇叭口段,新建隧道施工进度可达到1～2m/天。(2)通过对既有线隧道二衬观测,其洞内既有裂缝无延伸,无新增裂缝,既有渗水部位无明显变化,接触网供电臂未出现松动或脱落现象,有效控制了爆破震动对既有隧道的影响。(3)通过采用三台阶弱爆破施工方案,新建隧道爆破施工时,既有线监测震速一般可控制在4～7cm/s之内。局部地段震速较大时,通过减少每循环炸药用量、采用分台阶起爆方式等措施,确保了既有线安全。(4)新建隧道应利用列车间隔时间进行爆破施工,每循环爆破作业后对既有线隧道进行安全检查,为下循环作业提供指导。