广珠铁路江门隧道下穿泄洪道施工风险分析与控制

2012-07-30陈伟庚

铁道建筑 2012年5期

李浩，陈伟庚

(1.广铁集团公司，广东广州 510088;2.广珠铁路有限责任公司，广东珠海 519015)

隧道施工风险分析及研究越来越受到重视，其理论体系正在逐步完善中，已经初步形成行业规范［1-2］。陈洁金等进行了隧道塌方风险模糊层次分析［3］，周峰［4］对山岭隧道塌方风险做过深入研究。随着铁路建设的快速发展，越来越多的隧道不可避免地紧邻或下穿各类建(构)筑物。傅金阳［5］针对富水花岗岩地层中隧道施工对邻近建筑物的影响，进行了较深入研究，在富水风化花岗岩地层中目前多采用帷幕注浆法对地层进行加固［6］，本文依托下穿泄洪道的江门隧道工程，分析其施工风险，针对地层遇水崩塌的特点，提出双层水平旋喷桩加固地层的施工方法，大大降低了施工风险，可供类似工程参考。

1 工程概况

江门隧道DK111+115—DK111+210段下穿玉龙湖泄洪道，如图1所示。该段隧道所处为丘区沟谷地，山势陡峭，其中DK111+140—DK111+195段洞顶埋深3 m(图2)，谷底为玉龙湖泄洪通道，泄洪道宽约20 m，常年有水流动;隧道线路左侧地表有一小餐厅。隧道洞身浅埋，地层上部为全—强风化花岗岩，下部为微风化花岗岩，裂隙发育，基岩为花岗岩(图2)，综合评价为Ⅵ级围岩。

对地层水平旋喷桩+管棚预加固后，采用三台阶法开挖。隧道开挖轮廓高约11.7 m，宽约12.0 m，拱墙和仰拱均设置27 cm厚C25喷射混凝土，两侧边墙设置3.5 m长φ22系统锚杆，间距100 cm×100 cm;拱墙设置φ8钢筋网，网格间距15 cm×15 cm;全环设置I22工字钢，0.5 m/榀;二次衬砌拱墙和仰拱均采用C35钢筋混凝土，其中拱墙50 cm厚，仰拱60 cm厚［7-8］。

图1 隧道与泄洪道位置关系

图2 江门隧道下穿泄洪道三维剖视

2 风险分析

江门隧道下穿泄洪道段主要特点:①超浅埋，最小埋深约3 m;②富地表水，谷底本身即为汇水点，且泄洪道内常年有水流动;③地质条件复杂，全风化花岗岩不均匀地层;④断面较大，隧道下穿玉龙湖泄洪道段开挖轮廓高约11.7 m，宽约12.0 m;⑤施工技术复杂，工序多;⑥地表有较重要建筑物，在隧道线路左侧有一小餐厅。

矿山法铁路隧道施工风险事件主要有塌方、突水涌泥、大变形、瓦斯和岩爆等［1］。结合江门隧道下穿泄洪道段的实际情况，可以断定此处不存在瓦斯、岩爆等风险事件，因此该处应重点针对塌方、大变形、渗漏水等风险事件进行分析，并提出相应的风险应对措施。

对江门隧道下穿泄洪道施工风险进行识别与分析，采用R=P×C定级法对风险事件的风险等级进行评定［2］(R表示风险，P表示风险因素发生的概率，C表示风险因素发生时可能产生的后果)，见表1。

表1 江门隧道下穿泄洪道段施工风险等级评定

表1中可见，分析判定隧道施工风险事件中塌方、大变形、渗漏水等级为高度，接受准则规定为不期望，必须采取风险处理措施降低风险并加强监测，采取措施对地表水进行有效的隔离，对地层进行有效的预加固，对施工质量进行严格控制，最后加强施工管理及监测。

3 控制措施与效果

3.1 控制措施

通过对江门隧道下穿泄洪段风险的分析与评估，根据分析评估结论，综合现场情况和专家意见，考虑经济等综合因素，针对富地表水条件下浅埋偏压隧道施工从技术上提出以下风险应对措施。

1)在地表泄洪道内，隧道中线两侧各25 m(全长50 m)范围内架设φ50钢管，在钢管网上铺设防水板，隔断地表水和隧道之间的直接通道，确保施工期间，地表水顺畅流经隧道顶部，可防止施工中万一发生塌方时地表水倒灌隧道内，见图3。

2)DK111+135—DK111+165段采用水平旋喷桩+管棚进行预加固(图4)，水平旋喷桩可起堵水作用，管棚可提高桩体的抗剪强度，这种方法对地层进行预加固后，既可以堵水又可以提高地层强度，从而为隧道的施工安全提供保障，降低了施工风险，图5即为水平旋喷桩照片，图中可见桩体咬合良好，可达到有效止水目的。

图3 泄洪道地表处理措施

图4 地层预加固方案

图5 水平旋喷桩现场照片

3)采用台阶法开挖，实行短循环进尺，施工中严格控制超挖，减少对围岩不必要的扰动，下部硬岩爆破时应合理布置爆孔位置，控制装药量，以减少对已施作支护及围岩的扰动，降低风险。

4)及时施作支护并保证施工质量，严格控制初支钢拱架间距及喷射混凝土质量;针对该段的特殊情况，增设锁脚锚杆，并保证锁脚锚杆打设深度及角度;缩短支护的成环周期，保证初期支护及时成环。

5)加强监控，根据要求对隧道沉降收敛进行监测，必要时增设监测断面及测点，加大监测频率，对地表及建筑物进行及时监测。

3.2 控制效果

施工效果证明，水平旋喷桩预加固大大提高了围岩稳定性，克服了全风化花岗岩遇水崩解引起滑塌的困难。根据现场观察止水效果较好，洞内渗水较小，初支施作后仅局部出现渗水，且水量很少。监测结果显示，对地层预加固后，拱顶变形控制在6.5 cm左右，上台阶的收敛值控制在8.0 cm左右，实际施工中变形量基本上是可以接受的。因此，本文针对富水全风化花岗岩超浅埋隧道的塌方风险大的问题，所选择的控制措施是有效、合理的。

通过风险评估，识别出江门隧道下穿玉龙湖泄洪道施工过程中可能发生的风险事件和潜在的风险因素，确定了风险等级。在现有技术措施基础上，提出了预防和降低风险的措施，这些措施实施后，塌方风险概率等级降为偶然，风险等级降为中度;大变形、渗漏水等风险事件的风险等级亦降为中度;环境风险等级没有明显的降低，但是施工中加强了监测，保证了施工安全。各类风险被降到可接受水平，从而实现了安全、经济、高效的目标。隧道已经快速安全地通过了泄洪道段，期间没有发生事故。