张唐铁路观景台隧道露拱段施工技术

钱立军

(中铁十二局集团有限公司，山西太原 030024)

1 工程概况

在建张家口至唐山铁路是蒙煤外运的重要入海通道，为国铁I级双线电气化重载铁路。观景台隧道位于河北省兴隆县境内，设计为单洞双线隧道，全长6 500 m，起讫里程为 DK343+380—DK349+880，为全线控制性工程之一。观景台隧道位于华北燕山运动隆起地带，山高坡陡，河谷纵横，是地形崎岖的深山区，隧道所经山脉海拔高程一般在1 220～1 373 m，隧道最大埋深422 m。

根据现场踏勘及测量，观景台隧道DK349+782—DK349+797 m段15 m长拱顶露出地面，拱出地面最高为1.2 m，测量确定受影响段为 DK349+771—DK349+802，长31 m，设计以明挖路堑式明洞通过。露拱段距隧道出口仅78 m，出口已掘进22 m，此处左侧山坡较陡且地势狭小，为确保安全快速通过，最终确定采用明洞暗挖法施工，即先开挖基槽、堆土模，架设钢拱架、绑扎钢筋，浇筑混凝土形成套拱，最后采用三台阶七步开挖法掘进通过。

2 套拱主要技术参数

1)套拱采用加大拱脚，混凝土厚度为1 m。套拱拱脚落至隧道拱脚以下100 cm处。

2)套拱内架设I20a工字钢，每榀间距均75 cm;纵向用φ22的螺纹钢连成整体，间距1 m;连接筋间增设φ14纵向筋，间距25 cm;每两榀钢拱架间增设两环φ14螺纹钢，使钢筋及钢架构成一层钢筋网;拱脚打设φ22钢筋锁脚锚杆2根，长度不小于4 m。

3)套拱大小里程两端分别顶至基岩，两端采用双层φ42小导管超前支护，小导管壁厚3.5 mm，长度为4 m，并与钢拱架焊成一体，环向间距30 cm，相邻两排搭接长度不小于1 m。

4)套拱混凝土强度为C30，厚度为45 cm。

5)套拱变形量预留为25 cm。

3 施工步骤

3.1 施工便道

从附近乡村公路新建施工便道进入施工现场，尽量绕避经济林木地带，减少干扰，方便施工运输。便道长150 m，采用碎石路面，厚15 cm，路面宽度3.5 m，单面坡排水，边坡坡度1∶1，最小曲线半径50 m，最大纵坡10%，路面质量满足车辆行车要求，保证畅通。

3.2 露拱段测量和土模施工

根据隧道露拱段的结构设计和地形标高，详细计算开挖边线的坐标和各桩中心坐标。利用附合导线与以上计算坐标的相对关系，使用全站仪在地面上放出开挖轮廓线和十米桩中心坐标点位，控制基槽开挖。

利用挖掘机人工配合施作套拱土模，复核土模断面尺寸，确保符合要求。

3.3 超前小导管施工

与套拱相接处的基岩采用双层超前小导管注浆预支护。小导管在构件加工厂制作，前端做成尖锥形，尾部焊φ8 mm加劲箍，管壁上每隔15 cm交错钻眼，眼孔直径为6～8 mm。

1)采用YT-28风动凿岩机钻孔，人工安装超前小导管并与钢架焊接固定，共同组成预支护体系。

2)注浆前先喷射混凝土5～10 cm，封闭基岩面形成止浆墙。

3)用注浆泵注入水泥单液浆，水灰比为1∶1，注浆压力一般为0.8 MPa。

3.4 型钢拱架安装

型钢拱架按设计先在钢结构厂加工成型，现场用螺栓连接，拱架间焊接连接筋连成整体。套拱型钢拱架安装施工见图1。

图1 套拱型钢拱架安装施工

1)安装前清除底脚下的虚渣及杂物。拱架安装允许偏差:钢架间距、横向位置、高程偏差不超过±5 cm，垂直度误差为 ±2°。

2)拱架拼装时各节拱架间以螺栓连接，连接板密贴。

3)拱架底脚置于牢固的基础上，拱架尽量密贴围岩并与锚杆焊接牢固。

4)拱架间焊接纵向连接钢筋。

3.5 浇筑混凝土形成套拱

采用混凝土输送泵浇筑套拱混凝土，土工布覆盖洒水养护。混凝土达到设计强度后，顶部回填覆盖2 m厚的土层。

3.6 套拱段隧道掘进施工

观景台隧道出口段采用三台阶七步开挖法掘进施工。开挖接近露拱段时，遵循“弱爆破、短进尺”的原则，采用松动爆破。各部开挖后及时封闭掌子面，喷射混凝土、安装钢筋网片、插打锚杆及安装钢架联合支护，施作临时仰拱。开挖施工步骤如下:

第1步，上部弧形导坑开挖。环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度宜为3～5 m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3～1/2。开挖按拱架间距0.75 m循环进尺。

第2，3步，左、右侧中台阶开挖。开挖每循环进尺控制在0.75 m，最大不得超过1.5 m，开挖高度一般为3.0～3.5 m，左、右侧台阶错开2～3 m，开挖后立即挂钢筋网片喷射混凝土支护，接长钢架，在钢架墙脚以上高度处，紧贴钢架两侧边缘按下倾角30°打设锁脚锚管，锁脚锚管与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。

第4，5步，左、右侧下台阶开挖。方法同上。

第6步，开挖上、中、下台阶核心土。分别开挖上、中、下台阶预留的核心土，开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。

第7步，隧底开挖。每循环开挖长度宜为2～3 m，开挖后及时施作仰拱初期支护。完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为4～6 m。

4 监控量测

在施工过程中，按照《铁路隧道监控量测技术规程》(TB 10121—2007)的要求进行监控量测。在取得监测数据后，及时整理分析，结合围岩、支护受力及变形情况进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，绘制变形—时间关系曲线，预测变形发展趋势、围岩和隧道结构的安全状况，在施工过程中进行信息化动态管理。

在隧道正洞洞身支护完成后，尤其是仰拱施工完毕后，及时进行全断面监控量测，随时掌握初期支护的工作状态，指导和确定二次衬砌施作时间。

5 结语

观景台隧道露拱段2011年1月12日至1月24日施工套拱，2011年2月28日隧道开挖安全顺利通过此段。通过总结和分析，积累了以下施工经验:

1)提前施作露拱段套拱，隧道在此段可连续掘进施工，保证了施工进度。

2)采用明洞暗挖法施工，避免了掌子面开挖方式在此段的转换，节约了施工成本。

3)施工时加强监控量测，分析数据及时指导施工，确保了掘进和支护施工的安全。

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