高铁隧道不良地质段挑顶施工技术

邱仲成 党鹏亮

（中国水利水电第十四工程局有限公司 云南大理 671000）

1 工程概述

1.1 工程概况

福仁山隧道采用1座无轨运输斜井+出口平导+平导支洞+1座无轨横洞辅助施工。平导段共设置4个施工横通道，15个永久横通道。斜井一般地段采用喷锚衬砌，井底、洞口段、断层带及其影响带、Ⅳ级围岩双车道、Ⅴ级围岩段采用模筑衬砌；出口平导作为永久工程，Ⅱ、Ⅲ级围岩采用喷锚衬砌，Ⅳ、Ⅴ级围岩采用模筑衬砌，横洞、施工横通道、永久横通道均采用模筑衬砌。横洞中线与左线线路中线平面夹角为45°，出口横洞进平导、横洞平面示意图见图1。

图1 出口横洞进平导、横洞平面示意图

对设计标高进行推算，横洞拱顶设计标高较正洞拱顶设计标高低2.88m。

1.2 设计参数

横洞进正洞交叉口段需加强支护，交叉里程前后各15m范围由原设计Ⅲa级支护参数变为Ⅴb复合式衬砌类型，φ42双层超前小导管，长度为5.0m，环向间距为0.3m，型钢钢架，间距为0.6m，φ22的系统锚杆，长度为4.0m，间距为1.2×1.0，梅花型布置，φ8的钢筋网片，网格间距为20cm×20cm。喷射混凝土C30，厚度为28cm。

横洞采用双车道模筑衬砌类型，支护参数：拱墙设置φ22的系统锚杆，长度为3.0m，间距为1.2m×1.2m，梅花型布置，拱墙设置φ6.5的钢筋网片，网格间距为20cm×20cm，拱墙喷射C25混凝土，喷层厚度为23cm。

2 施工中的重点问题

2.1 施工原则

开挖根据“新奥法”理论要求，按“光面爆破、喷锚跟进、量测监控、及时反馈修正”的原则组织施工，以台阶法开挖为主，局部地质条件较差段，采取“短进尺、弱爆破、快封闭、强支护”方法进行施工，合理组织各个工序。

2.2 采取的主要措施

（1）横洞进主洞前，在福仁山隧道出口横洞横5+000-横5+068段通过TSP、地质雷达、红外探水等手段探明横洞底及交叉段正洞地质、水文概况、以便施工中提前采取措施。

（2）减小对三叉口岩体的扰动。在进行爬坡导坑顶拱开挖时，严格控制装药量，边墙采取光面爆破，控制爆破，严格控制单响药量，减小爆破振动对三叉口段围岩的扰动。

（3）三叉口及时二衬，横洞斜交主洞的应力突变区域采用及时衬砌的措施以防止变形。

（4）出口横洞与主洞交叉口段架立3榀I20异型钢架，钢架间用φ22的钢筋连接，第一榀钢架和第三榀钢架间采用两排I22对接焊，作为加强支护，两侧采用φ22锚杆锁口，C25喷射混凝土封闭。

（5）横洞进入主洞内的导洞施工

①导洞设计净宽9m，支护参数为：I20b钢钢架，间距1榀/m，φ22锚杆，长度3.0m，间距1.0×1.0m，梅花型布置；φ6.5钢筋网，网格间距0.2×0.2m；喷射C20混凝土，厚度18cm。支护施工中要严格按施工指南操作，保证锁脚锚杆和纵向连接筋的施工质量。

②挑顶段纵坡设计，应考虑现场揭露地址情况及机械施工情况，以加快施工进度，避免不安全因素为原则。

③上导坑开挖到位后，按Ⅴ级围岩向西安方向开挖、线路左侧按Ⅴb参数进行支护，设置锁脚锚管，和钢架连为一体。拱墙喷射C30混凝土，厚度为28cm，拱部设置系统锚杆，间距为1.2m×1.0m。线路右侧按Ⅴb类型支护。施工10m后，喷混凝土封闭掌子面，反向向成都方向开挖，每循环先开挖上部，立上钢架后，最后再拆除导洞支护钢架。

④反向开挖支护

先顶部，后两侧，开挖时能不先拆除的导洞钢架尽量先不拆除，按设计间距进行钢架施工，其他支护方式跟进。

⑤主洞落底后要及时进行主洞仰拱施工，以便初期支护与仰拱尽早成环，确保施工安全。

2.3 监控量测点埋设

为了及时了解并掌握围岩变形情况，施工中在顶拱及拱脚处埋设临时检测断面，及时了解变形情况，根据变形分析应力变化情况，分析支护参数是否需要加强，做到心中有数。该地段监控量测点的变形均很微小，说明支护及时，参数合理。

3 开挖支护施工方法及措施

3.1 开挖方法

（1）测量定位及炮孔布置。根据设计断面放出开挖轮廓，隧道开挖放线的关键控制要素为洞轴线、拱顶、起拱点及底角。

每次开钻造孔前，根据钻爆设计图规定的布孔参数对爆破孔进行定位测量和标识，并规范造孔行为，提高爆破质量和效率。

（2）钻孔、清孔。爆破孔采用YT28型手风钻造设，爆破孔的造设必须满足“平、直、齐”的要求，即爆破孔垂直方向的倾角与隧道纵坡相匹配；平面方向与隧道轴线保持一致，孔深基本一致。

爆破孔造好后用高压风、水进行联合清洗。

（3）装药、联网。按爆破设计的参数装药，连接起爆网络。其中周边光爆孔采用间隔装药结构，每节药卷均分成2小节后用胶布固定在竹片上，每两小节药卷之间间隔25～30cm，孔口不加堵塞；辅助孔采用连续装药结构，孔口堵塞长度不小于60cm。

3.2 支护方法

（1）锚杆施工：①测量放样定位；②YT28型手风钻钻孔，孔径45mm，开孔偏差不大于100mm；孔深偏差不大于50mm；边墙部位的水平锚杆，为方便注浆作业，按孔底下斜5°造孔；③插杆及注浆：采用“先注后插”的方法施工，为保证注浆密实度，拱部使用的砂浆水灰比适当降低，注浆、插杆完成后要立即封闭孔口；边墙部位的水平锚杆采用自流法注浆。

（2）喷混凝土支护。采用湿喷机械手分段、分片、依次进行。喷射时自下而上，采用螺旋形轨迹喷射，喷射轨迹搭接1/4～1/3。分两次进行混泥土喷射工作，每次厚度5～7cm为宜。

（3）钢支撑支护。采用I20b工字钢制作钢支撑，根据现场地址情况，先素喷1层3～5cm厚混凝土。现场应有一定数量钢支撑备用，安装过程中应预防掉块伤人。

4 结语

（1）施工过程中，在缺少监控量测点的情况下，通过布设临时监控点，可及时掌握变形情况，从而指导施工安全，了解支护参数是否合理，是否需要加强。

（2）在三叉口段洞挖支护施工中，对于不对称结构，易出现侧压力不平衡，导致钢拱架受力条件差，宜采取措施避免。

（3）对于不良地质段交叉口段，充分利用“新奥法”施工，才能确保施工顺利进行。

[1]《铁路隧道设计规范[5]》（TB10003-2005J449-2005）.北京：铁道出版社，2005，6.

[2]《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304-2009J947-2009）.

[3]《高速铁路隧道工程施工技术指南》铁建设[（2010）241号].