新建天平铁路六盘山六盘山隧道进口双线小断面施工方案探讨.doc

新建天平铁路六盘山六盘山隧道进口双线小断面施工方案探讨 【内容提要】：六盘山隧道长六盘山隧道进口DIK83+498～DIK84+074段为576m双线隧道，隧道开挖断面为128.58m2，采用三台阶开挖，施工难度较大，导致进口双线施工进度缓慢为之，方案采用导洞方案开挖断面小，有利于“跳〞出去，摆脱困境，创造多个工作面，以此加快施工进度快的施工方案论文详细介绍了六盘山隧道进口双线隧道小导洞施工方案，为类似工程施工提供参考关键词】：隧道工程；涌水；处置技术 1. 工程概况在建天平铁路六盘山隧道为全线第一特长隧道，位于甘肃省平凉市华亭县六盘山山脉，隧道起讫里程DIK83+498～DIK100+185，全长16687m，为全线最长的越岭隧道隧道进口端576m为莲花台车站双线隧道，洞身最大埋深约700m六盘山隧道位于甘肃省平凉市华亭县六盘山山脉，设计为单线隧道，隧道起讫里程DIK83+498～DIK100+217，全长16719m，为全线最长越岭隧道，隧道最大埋深720m隧道进口位于华亭县麻庵乡三角城左侧河峡谷内，出口位于华亭县西华镇青林村，进口段576米为莲花台车站双线隧道六盘山隧道主要围岩等级为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级。

其中Ⅲ级围岩6925m，占41.42%；Ⅳ级围岩7285m，占43.57%；Ⅴ级围岩2509m，占15.01%根据天平铁路总工期安排，结合隧道的地质条件和地形条件，为保证隧道的顺利施工，隧道设置斜井五座，斜井均采用无轨运输方式六盘山隧道进口双线车站DIK83+643～DIK84+074段最大埋深为250米，最小埋深为100米该段围岩为一套红色碎屑岩建造，岩性主要以红色砂岩夹泥岩为主，局部为砂岩夹砾岩泥岩红褐色，薄层状构造，全一强风化成土状及碎片状，砂砾岩局局部布，红褐色，砂状结构，层理发育，岩质较坚硬2. 进口双线隧道总体施工思路2.1双线隧道变更开挖方案的原因分析根据设计施工进度指标及围岩的实际情况，施工单位按设计施工进度指标〔斜井自身成洞和正洞主、副攻成洞〕最大限值及最正确贯穿点编排了六盘山隧道工期其中，赵家山斜井正洞主攻平凉方向工期滞后229天，赵家山斜井正洞副攻天水方向工期滞后220天；湾湾河斜井正洞副攻天水方向工期滞后221天，正洞主攻平凉方向工期滞后390天不能满足设计工期要求表1. 六盘山隧道设计施工综合进度指标表(m/月)围岩级别ⅡⅢⅣⅤ单线正洞自身综合成洞20015012060双线正洞自身综合成洞15012010060无轨运输斜井自身成洞220180150100无轨运输加密错车道斜井担负正洞16013510854无轨斜井担负正洞主攻18013510854无轨斜井担负正洞副攻60453618根据设计图纸，六盘山隧道设计涌水量都很大。

其中，隧道进口工区设计正常涌水量4408m3/d,最大涌水量13225 m3/d；赵家山斜井工区设计正常涌水量2911m3/d,最大涌水量8732 m3/d在施工中，湾湾河斜井的涌水量较大，而且地质岩层比拟破碎，因此增加了抽水、吹孔、装药时间平均每天比正常多用6个小时，按斜井设计工期14.3个月计算，排水增加工期为14.3月×30天×6小时/24=107天因此排水对隧道工期的影响也很大在不考虑隧道通风、法定节假日及特殊情况下炸药管制等因素影响的时间，根据以上因素影响计算，2#斜井正洞主攻平凉方向增加工期390天；2#斜井正洞主攻天水方向增加工期221天比设计工期滞后390天针对加大断面后的斜井施工，在六盘山隧道进口双线隧道采用小断面超前施工方案由于六盘山隧道总的控制工期为2#斜井和3#斜井间的主洞任务，采用小断面施工的明显优势在于：〔1〕六盘山隧道长六盘山隧道进口DIK83+498～DIK84+074段为576m双线隧道，隧道开挖断面为128.58m2，采用三台阶开挖，施工难度较大，导致进口双线施工进度缓慢采用导洞方案开挖断面小，有利于“跳〞出去，摆脱困境，创造多个工作面，以此加快施工进度快。

〔2〕六盘山隧道进口DIK85+150～DIK85+270里程段为F4断层根据设计图纸，隧道该段地质复杂，地下水丰富，施工难度大，是施工最大的风险地段之一，是工期的最大不确定性因素之一采用小导洞方案，超前、尽快揭示该段地层，争取进行超前处理，以加快六盘山隧道的整体工期〔3〕同时，采用小导洞方案，进口段尽可能的多承当进口与1#斜井间的主洞任务，以保证在1#斜井进入主洞施工时，主攻方向为1#和2#斜井之间的主洞任务〔4〕2#斜井进入主洞施工时，主攻方向为2#和3#斜井之间的主洞任务这样可以大大缓解湾湾河斜井与磨坪斜井之间控制工期的压力基于以上的考虑，六盘山隧道进口工期采用“六盘山隧道进口大里程利用既有导洞加快单线正洞施工技术方案〞为躲避隧道可能出现工程施工平安和施工工期的风险，确保隧道施工及运营平安，对DIK83+643～DIK84+074段采取预设计，预设计处理方案为DIK83+643～DIK84+074段施做超前导洞施工方案施工中根据超前地质预报成果和施工地质工作获取的地质信息，及时探明围岩变化情况，以便及时采取措施调整设计方案施工中双线隧道采用三台阶开挖，施工难度较大，导致进口双线施工进度缓慢。

六盘山隧道上报方案工期为2009年4月15日至2012年3月27日，整体工期比拟紧张，为保证六盘山隧道进口施工现场的施工进度，在进口双线先采用小断面导坑开挖2.2 双线隧道采用导坑施工的总体思路为保证六盘山隧道进口施工现场的施工进度，在进口双线先采用小断面导坑开挖在双线隧道大里程前进方向的左侧开挖断面6.5m×6.9的小断面导坑，先行施工到单线隧道里程处；在先行施工到单线隧道里程处在洞内进行台车组装，随后按正常工序施工单线隧道；单线隧道按设计施工到DIK85+150后，开始处理DIK85+120～DIK85+297里程段的F4断层，以此来保证六盘山隧道的整体工期3. 双线隧道导坑超前开挖施工技术3.1 双线小断面施工开挖技术六盘山隧道进口双线车站该段为一套红色碎屑岩建造，岩性主要以红色砂岩夹泥岩为主，局部为砂岩夹砾岩泥岩红褐色，薄层状构造，全一强风化成土状及碎片状，砂砾岩局局部布，红褐色，砂状结构，层理发育，岩质较坚硬为保证按期完成施工任务，实现快速施工进口双线小断面施工断面定为4.5×5.9m，Ⅱ、Ⅲ级围岩全部采用全断面法开挖，光面爆破施工小断面的开挖形式见图1所示，双线小道坑Ⅲ级围岩钻爆设计见图2所示。

图1. 进口双线小断面施工布置示意图 图2. 双线小道坑Ⅲ级围岩钻爆设计图小断面施工出碴采用312扒碴机出碴、无轨运输施工时及时采用物探技术对围岩地质情况进行超前探测，坚持“光面爆破、喷锚紧跟、监控量测、及时反应和修正〞的原那么积极应用隧道施工的新技术、新工艺，机械设备配套施工，形成开挖、出碴、喷锚支护相配合的流水作业开挖施工时，加强掏槽爆破，控制周边光爆，合理进尺，加快施工进度，坚持“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、紧衬砌、快封闭〞的原那么为了保证平安，Ⅳ、Ⅴ级围岩采用短台阶法开挖，短台阶法施工将断面分为三个台阶每个台阶长度定为2m，为了保证开挖轮廓圆顺、准确，维护围岩自身承载能力，减少对围岩的扰动，拱部及边墙采用光面爆破所有的开挖均采用自制的钻爆台架、YT28风动凿岩机钻孔根据断面尺寸，第一台阶开挖高度定为3.75m，第二台阶高度定为4m，自内轨顶面至仰拱底为第三台阶，高度为2.4m当第一台阶开挖进尺到达2m时，同时开挖第一和第二台阶，当第二台阶与第三台阶拉开2m时，第三台阶分左右错开开挖，错开距离不小于2m为控制超欠挖及减少对围岩的扰动，拱部弧形及边墙周边均采用光面爆破，在开挖过程中严格控制周边眼间距和装药量，开挖进尺根据围岩稳定性确定为2榀型钢拱架的间距，即0.5m，边墙按型钢拱架的加工单元分三个台阶施工，每个台阶相距2m，左右边墙错开2m。

开挖进尺情况：Ⅲ级围岩每循环钻眼深度3.5m，进尺为3.2m，Ⅳ级围岩每循环钻眼深度3m，进尺为2.5m，Ⅴ级围岩每循环钻眼深度2m，进尺为1.8m在开挖支护过程中加强围岩监控量测，做到平安第一施工工艺流程：超前地质预报→测量放线→钻孔→装药起爆→通风排烟→清危排险→出碴→锚喷支护→进入下一循环3.2初期支护为了保证施工进度及施工平安，施工参数参照断面尺寸为6.5×6.9m的支护形式施工初期支护参数见表1所示表1 双线小断面施工支护参数围岩级别衬砌类型C25砼喷层厚度〔cm〕Φ22全螺纹砂浆锚杆钢筋网φ6/8I16型钢钢架C25砼铺底厚度〔cm〕C30砼衬砌厚度〔cm〕位置长度〔m〕间距〔m〕位置间距〔m〕位置间距〔榀/m〕III喷锚18拱部2.01.5×1.5拱部25×2530IV23拱墙3.01.2×1.2拱墙25×25拱墙局部35III模筑10拱部2.01.5×1.5拱部25×252025IV15拱墙2.51.2×1.2拱墙25×25拱墙局部3030V20拱墙3.01.2×1.0拱墙25×25拱墙1榀/1.2m4035说明：1、辅助坑道一般地采用喷锚衬砌，地质差段采用喷锚支护整体式衬砌，三叉口及衔接段、洞口及软弱围岩地段应采用喷锚支护整体式衬砌。

2、材料：水沟沟身、铺底：C25砼；水沟盖板：C25钢筋砼；喷射砼：C25砼；衬砌；C30砼；系统锚杆：HRB335钢Φ22砂浆锚杆；钢筋网：HPB235钢φ8钢筋在开挖过程中，如围岩较破碎需要加强支护，由现场主管工程师第一时间与工程部取得联系，与现场监理进行确认，确认后采用锚喷支护拱墙设φ22锚杆，长2.5m，间距1m×1m布置，拱墙挂φ6钢筋网，网格间距25×25cm拱墙喷射15cm厚C25混凝土局部比拟破碎地段增加格栅钢架以保证施工平安格栅钢架加工按正洞格栅钢架的细部尺寸进行加工在破碎松散岩体中施作超前钻孔，打入小导管，并压注具有胶凝性质的浆液，浆液在注浆压力的作用下呈脉状快速渗入破碎松散岩体中，并将其中的空气、水分排出，使松散破碎体胶结、胶化，形成具有一定强度和抗渗阻水能力的以浆胶为骨架的固结体，从而提高围岩的整体性、抗渗性和稳定性;使超前小导管与固结体形成一个具有一定强度的壳体，在壳体的保护下进行开挖支护施工采用4m/根的φ42mm钢管，小导管布设在拱部，外插角5°～10°，环向间距40cm，纵向环距不大于3m，即每施作一排小导管，开挖支护2.5～3m；压注水泥－水玻璃双液浆，采用425#普通硅酸盐水泥，在浆液中掺水泥用量 3～5%的水玻璃，以缩短浆液的胶化固结时间，控制浆液的扩散范围。

开挖后，为缩短围岩暴露时间，防止围岩进一步风化，先初喷3～5cm厚混凝土封闭围岩；待型钢拱架及钢筋网安设好后，再喷混凝土10～12cm最后在下一循环喷射混凝土时分两次喷至设计厚度在初喷混凝土封闭围岩后，按设计布设锚杆和注浆，锚杆孔位误差控制在规定的误差范围之内型钢拱架按设计要求分节加工成型，型钢拱架节间通过15mm钢板螺栓联接3.3 隧道施工平安监测在进口隧道施工过程中，加强监测通过监控量测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，把握施工过程中结构所处的平安状态，判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性通过对量测数据的分析处理，掌握地层稳定性变化规律，预见事故和险情，以保证施工平安和隧道稳定。