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廈深鐵路蓮花山隧道施工技術(shù)淺析
摘要：結合工程實(shí)例，介紹廈深鐵路蓮花山隧道施工技術(shù)，供同行參考借鑒。
關(guān)鍵詞：隧道 斷層 破碎帶 支護施工
1 工程概況
蓮花山隧道橫穿蓮花山，屬低山丘陵地貌，地表起伏較大，進(jìn)出口地面坡度30°～50°，植被發(fā)育。進(jìn)口位于饒平縣東鎮新村，出口位于潮安縣鐵鋪鎮洪厝鋪村，附近為縣X086，交通方便。進(jìn)口里程為DK174+123，出口里程為DK181+771，中心里程為DK177+947，全長(cháng)7648m，隧道最大埋深245m。全隧道設無(wú)軌運輸斜井兩座。
本隧道DK181+618-DK181+718段通過(guò)V級圍巖斷層破碎帶，巖體局部破碎，多為強風(fēng)化碎塊狀，可見(jiàn)綠泥石化，為斷層破碎帶，致使圍巖自穩能力極差，成型困難。根據圍巖情況，結合施工生產(chǎn)要素及施工生產(chǎn)能力，按照“早預報、勤量測、短進(jìn)尺、弱爆破、強支護、早封閉”的施工原則，在拱部超前小管棚注漿預固結圍巖的保護下，采用三部臺階法進(jìn)行施工。拱部預留核心土，周邊采用風(fēng)鎬開(kāi)挖，核心土及中槽運用PC200挖掘機開(kāi)挖。
2 施工方法
2.1 超前小管棚施工
2.1.1 工藝原理 在破碎松散巖體中超前鉆孔，打入小導管并壓注具有膠凝性質(zhì)的漿液，漿液在注漿壓力的作用下呈脈狀快速滲入破碎松散巖體中，并將其中的空氣、水分排出，使松散破碎體膠結、膠化，形成具有一定強度和抗滲阻水能力的以漿膠為骨架的固結體，從而提高圍巖的整體性、抗滲性和穩定性；使超前小管棚與固結體形成一個(gè)具有一定強度的殼體，在殼體的保護下進(jìn)行開(kāi)挖支護施工。
2.1.2 小管棚及注漿設計 采用4.5m/根的Ф42mm小導管布設在拱部，外插角5°~7°，環(huán)向間距40cm，縱向2.4m/一環(huán)；壓注1：1水泥漿液，采用425#普通硅酸鹽水泥，漿液中摻水泥用量3～5％的40Be’水玻璃，以縮短漿液的膠化固結時(shí)間，控制漿液的擴散范圍。
2.1.3 施工要點(diǎn)
2.1.3.1 小導管加工4.5m／根的Ф42mm小鋼管一端加工成尖錐形，距另一端100cm的位置開(kāi)始至尖錐端之間按梅花型間距為20cm布設Ф6mm的孔眼4排，以利于小導管推進(jìn)和漿液滲入破碎巖體。
2.1.3.2 小導管安設 如巖體松軟，采用YT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機直接推送，如遇夾有堅硬巖石處，先用YT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機鉆眼成孔后再推進(jìn)就位。
在施作小導管前應注意：第一，噴3～5cm厚混凝土封閉掌子面作為止漿墻，為注漿作好準備工作；第二，準確測量隧道中心線(xiàn)和高程，并按設計標出小導管的位置，誤差±15mm；第三，用線(xiàn)繩定出隧道中心面，隨時(shí)用鋼尺檢查鉆孔或推進(jìn)小導管的方向，以控制外插角達到設計的標準；第四，施工順序為從兩側拱腰向拱頂進(jìn)行，為提前注漿留好作業(yè)空間。
2.1.3.3 注漿 選用UB6型注漿泵注漿，采用漿液攪拌桶制漿。為防止漿液從其他孔眼溢出，注漿前對所有孔眼安裝止漿塞，注漿順序從兩側拱腳向拱頂。由于巖體孔隙不均勻，考慮風(fēng)鎬環(huán)形開(kāi)挖的方便，同時(shí)要達到固結破碎松散巖體的目的，保證開(kāi)挖輪廓線(xiàn)外環(huán)狀巖體的穩定，形成有一定強度及密實(shí)度的殼體，特別是確保兩側拱腳的注漿密實(shí)度和承載力，采取注漿終壓(0.8～1.2MPa)和注漿量雙控注漿質(zhì)量，拱腳的注漿終壓高于拱腰至拱頂。通過(guò)現場(chǎng)試驗確定拱腳終壓為1.2MPa，拱腰范圍為1.0MPa，拱頂為0.8MPa。注漿時(shí)相鄰孔眼需間隔開(kāi)，不能連續注漿，以確保固結效果，又達到控制注漿量的目的。
2.2 開(kāi)挖 為控制超欠挖及減少對圍巖的擾動(dòng)，拱部弧形及邊墻周邊均采用風(fēng)鎬分臺階開(kāi)挖，核心土及中槽均采用挖掘機開(kāi)挖，開(kāi)挖進(jìn)尺根據圍巖穩定性確定為0.6～1.2m，邊墻按鋼拱架的兩個(gè)單元分兩個(gè)臺階施工，上下臺階相距2m，左右邊墻錯開(kāi)2m。
2.3 初期支護
2.3.1 初期支護參數 系統錨桿3.5m／根，拱部為Ф25中空注漿錨桿，邊墻為Ф22砂漿錨桿，縱向、環(huán)向間距為1.0m，梅花型布置；拱墻設I20b鋼拱架，間距60cm，鋼拱架拱腳設Ф42鎖腳錨管，4m／根，每側2根；掛Ф8雙層鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸為20cm×20cm，噴射混凝土厚28cm。
2.3.2 噴射混凝土材料
2.3.2.1 機具 噴混凝土采用Bz—5型混凝土噴射機，壓力為0.2～0.4MPa。
2.3.2.2 水泥及細骨科 采用P.O425普通硅酸鹽水泥；細骨料選用潮洲韓江砂，砂率控制在50％，含泥量≤3％。
2.3.2.3 粗骨科 采用規格為5～10mm的碎石，經(jīng)試驗檢測指標均達到規范要求。
2.3.2.4 粘稠劑 選用STC型粘稠劑，經(jīng)現場(chǎng)試驗，最佳摻量為水泥用量的10％，3min初凝，6min終凝，而且可大量減少回彈量。
2.3.2.5 水灰比 水灰比過(guò)大、過(guò)小都會(huì )使混凝土回彈量增加，浪費大量的材料；經(jīng)現場(chǎng)多次試驗確定，水灰比為0.47的混凝土噴射效果最佳。
2.3.3 噴射混凝土 開(kāi)挖后為縮短圍巖的暴露時(shí)間，防止圍巖進(jìn)一步風(fēng)化，必須先初噴混凝土3～5cm厚再封閉圍巖；待鋼拱架、系統錨桿及鋼筋網(wǎng)安設好后，再?lài)娀炷?0～12cm；最后在下一循環(huán)噴射混凝土時(shí)分兩次噴射至設計厚度。
噴射作業(yè)分段、分片由下向上依次分層進(jìn)行，每段長(cháng)度為3m。噴頭噴射方向與巖面偏角小于10°，夾角為45°；噴頭至受?chē)娒婢嚯x在0.6～1.0m之間，噴頭呈螺旋形均勻緩慢移動(dòng)，一般繞圈直徑在0.4m為宜。
2.3.4 掛鋼筋 鋼筋網(wǎng)片采用Ф8圓鋼，除銹處理后按設計加工成100cm×200cm的網(wǎng)片；掛設時(shí)網(wǎng)片必須隨受?chē)娒娴钠鸱佋O，與受?chē)娒骈g留3cm作為保護層，網(wǎng)片與系統錨桿焊接牢固，確保噴射混凝土時(shí)不移動(dòng)。
2.3.5 安裝鋼拱架 型鋼除銹后按設計要求分節加工成型，鋼拱架分節間通過(guò)鋼板用螺栓聯(lián)接。
2.3.5.1 鋼拱架?chē)栏癜丛O計間距架立。
2.3.5.2 為充分發(fā)揮鋼拱架的承載能力，首先要求鋼拱架必須垂直且與線(xiàn)路方向垂直；其次，架立拱部鋼拱架時(shí)，嚴格控制左、右拱腳標高，以防拱架偏斜，影響與邊墻鋼拱架的圓順連接或侵入襯砌厚度。
2.3.5.3 為方便拱部鋼拱架與邊墻鋼拱架的連接，在拱腳連接處鋪不小于20cm厚的粗砂或石屑。邊墻鋼拱架底部必須置于基巖上，以防下沉變形。
3 監控量測
開(kāi)挖完成后，在拱頂、拱腳及邊墻的內軌頂面標高處埋設測點(diǎn)進(jìn)行拱頂下沉和水平收斂量測。測試元件用Ф12圓鋼加工而成，每根元件長(cháng)46cm，錨入基巖內10cm，初期支護28cm，外露初支面8cm。水平收斂量測采用收斂?jì)x進(jìn)行觀(guān)測。量測頻率開(kāi)始6h觀(guān)測1次，然后根據變形量的減小而減小量測頻率，即12h、24h，根據量測結果及時(shí)調整工序及預留變形量、開(kāi)挖進(jìn)尺等，便于指導施工，確保施工安全。量測點(diǎn)每隔5～10m布設1組。經(jīng)量測，拱頂最大累計下沉量為10mm，水平最大累計收斂量為11mm。
4 結束語(yǔ)
通過(guò)對斷層破碎帶采用超前小導管棚預支護、人工環(huán)形及周邊開(kāi)挖技術(shù)和錨噴初期支護措施，且通過(guò)現場(chǎng)監控量測得出以下結論：
4.1 周邊人工開(kāi)挖可減小對圍巖的擾動(dòng)，有效控制超欠挖。
4.2 超前小管棚注漿預支護，可以大量減少拱部圍巖的掉塊，保證了施工安全、質(zhì)量和進(jìn)度。
4.3 通過(guò)現場(chǎng)監控量測，將預留變形量由設計的15cm調至8cm。
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