目前我国处于经济快速发展阶段,保证国民生产总值的持续增长是必须要实现的重点,因此高速铁路的发展之于国家来说有着极其重要的战略地位。在铁路建设中,高速铁路隧道工程在铁路建设中占据非常高的比例,但在铁路隧道施工过程中会遇到更大的难度,特别是隧道穿越粉砂层地段问题,因工法不当,工序脱节等原因,导致围岩变形过大,给施工带来较大的难度。通过开展太焦铁路TJZQ-5标长板岭隧道穿越粉砂层地段工程的课题研究和总结,并结合一般隧道穿越不良地质段施工方法,经过长板岭隧道的施工实践,对施工方案及施工工艺进行了优化和完善,实现了隧道领域穿越粉砂层段大逆转,供类似工程参考。
长板岭隧道位于山西省襄垣县内,处于中低山区,沿线起伏较大,海拔高程约903m。地表植被茂盛,覆土一般5～45.1m。隧道区位于太行山隆起带,经过南北构造和新华夏构造体的复合作用,因而构造比较复杂,构造类型和形式也较多样。隧道区主要分布地层为黏质新黄土、老黄土、粉质黏土、粉砂、石灰岩、泥灰岩。隧道进口里程为DK151+717,出口里程DK154+854,隧道全长3137m,隧道最大埋深118.79m,隧道全段位于R=4500的右偏曲线上,全段纵坡为8.25‰下坡,为双线单洞隧道。隧道正常涌水量Qcp=3167.99m3/d,最大涌水量Qmax=9503.97m3/d。
隧道DK152+309～DK152+620,地层埋深为14m～25m之间,开挖揭示该段为粉砂层地段,粉砂层自稳能力差,受开挖扰动,粉砂呈散落流动状态,施工风险高。
隧道出口粉砂层后,施工单位及时通知建设单位,并由建设单位组织设计单位、监理单位、集团公司专家组成员对现场及图纸进行查看,确定粉砂层段施工方案。
前期隧道施工上台阶高度大,下台阶距离长,根据粉砂层地段,立即对施工工法进行了优化。根据现场实际情况,选对台阶长度、高度、循环进尺、确保掌子面空间平行利用,仰拱、二衬封闭同步跟进,符合人员适应性,设备匹配性,提高围岩稳定性。
提前进行超前地质预报的探测工作,为后续施工工艺、施工方案提供有力保障,超前地质预报增加地表调查,并结合现场情况做好成果分析,依据TSP结果及掌子面情况,适当增加超前地质钻孔,探查砂(土)层空间分布情况,如遇复杂地质或无法判定情况,在掌子面加设超前水平钻或加深炮孔,以便明确围岩状况,更好地指导现场施工。
原设计为超前双层小导管,因拱部砂层受扰动后,容易出现小型坍塌,根据粉砂层情况将超前双层小导管变更为单层密排小导管。
超前单层密排小导管搭设原则为,拱部140°范围内打设单层密排小导管,小导管应从型钢断面腹部穿过,小导管长度选用5m,纵向水平投影搭接长度不小于1m,小导管搭设外插角为10°～15°,且必须进行注浆预加固,提高超前小导管刚度,确保安全,超前小导管注浆参数为:
注浆压力:0.5～1.0Mpa
浆液初凝时间:1～2min
浆液:采用硫铝酸盐水泥液浆
注浆结束标准为:单孔注浆压力达到设计要求值,持续注浆10min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆方可结束。
因粉砂层地层变化频繁,现场可根据砂层的分部情况选择合适的开挖工法。
当粉砂层分部范围小于隧道开挖面的二分之一时,现场上台阶采用弧形导坑预留核心土法+临时仰拱法施工,中下台阶采用三台阶临时仰拱法施工,上台阶临时仰拱紧跟核心土,确保钢架及时封闭成环。
当粉砂层分部范围大于隧道开挖面的二分之一时,上台阶采用CRD 法施工,中下台阶采用三台阶临时仰拱法施工,中隔壁支撑位置根据砂层位置适当进行调整,左右洞室纵向错开2-3米,然后两洞室平行作业,提高工作效率。
初期支护拱架采用Ⅰ25全环型钢架,间距为0.6m/榀,钢架纵向连接钢筋间距为环向50cm一道,同时在拱脚及连接板旁两榀钢架之间增加I18工字钢纵向连接增加初期支护钢架整体刚度;钢架锁脚采用φ50mm的钢花管,长度为5m,打设完成后进行注浆加固。
测点不得焊接在钢拱架上,一定要埋设在土体或围岩内。埋设要牢固可靠、易于识别,用量测里程牌标明里程和测点的编号。
为确保现场测量数量准确,指导现场进行施工,监控量测点严禁破坏,监控量测点按照设计断面及时进行埋设,并通知测量人员8小时/次进行数据采集,测量数据实行单断面管理,定期绘制变化曲线,进行回归分析,及时掌握开挖工法的不同造成的数据变化规律,以便于更好地指导现场施工,发现异常,及时通知洞内人员及带班领导。
采取超前地质为开挖“探好路”,监控测量全天候,仰拱成环紧跟进,各道工序做到位,确保安全无忧,质量可控。
长板岭隧道已顺利通过粉砂层地段,监控量测在允许范围值之内,表明本隧道采用的施工工艺能满足粉砂层段围岩稳定性要求,为类似工程提供了经验借鉴。
摘要：随着高速铁路的不断建设,隧道工程已占据整条线路的主导地位,成为线路上的重要结构物,他的建设投资大,但却有着重大的经济、技术和社会效率。但隧道施工过程中,因地质条件复杂多变,围岩的不确定性,穿越不良地质施工,成为目前隧道施工的难点,文中结合太焦铁路TJZQ-5标长板岭隧道穿越粉砂层段施工实践,对施工工艺进行了优化和完善,阐述隧道工程穿越粉砂层段施工工艺、作业方法、技术要求,供类似工程参考。
关键词：高铁隧道,穿越,粉砂层,施工工艺
[1] TB10753-2018.J 1149-2018高速铁路隧道工程施工质量验收标准.北京:中国铁道出版社,2019.
[2] TB10304-2009.J 947-2009铁路隧道工程施工安全技术规程.北京:中国铁道出版社,2017.
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