088舒福建武广客运专线大瑶山隧道开挖施工技术.doc

武广客运专线大瑶山隧道开挖施工技术

（隧道工）

论

文

姓 名：舒福建
单 位：中铁隧道集团股份有限公司

隧道工技师结业论文
武广客运专线大瑶山隧道开挖施工技术
舒福建
中铁隧道集团股份有限公司甘肃引洮供水项目部 甘肃 定西 748212
摘要: 武广客运专线大瑶山隧道工程地质情况复杂，施工难度大，工期紧张，为了达到施工预期目标，专门针对各种隧道开挖施工工法进行优选。在施工过程中较为成功地解决了本工程的开挖施工难点，并总结出工程实际施工技术经验，对今后具有类似环境条件下的隧道开挖施工具有一定的指导和借鉴意义。本文重点介绍了针对这一工程所采用的开挖施工技术，这项施工技术在进度、安全、质量等方面取得了良好效果。
关键词: 客运专线；大瑶山隧道；隧道开挖；上下台阶法；双侧壁导坑法
0 引言
随着目前国内高速铁路客运专线建设项目的增多，长大隧道的设计与建设也越来越广泛。在长大隧道施工过程中，通常出现以开挖进度为主导因素制约着整体施工进度的普遍情况。因此，选择合适的开挖施工方法，对控制长大隧道工程的工期以及成本等，都具有积极的意义。

1 工程概述
大瑶山隧道为武广客运专线特长隧道，单线3910米，断面为高速铁路标准型断面。隧道区属南岭山系，其中一号隧道平导属构造剥蚀—溶蚀切割中低山、低山地貌，进口～PDA1+510段为碳酸盐岩分布区，主要岩溶形态为溶峰、溶谷，表层溶沟、溶槽、石芽等较发育，地形起伏较小；PDA1+510～PDA2+300段为碎屑岩—浅变质岩分布区，属构造剥蚀型低山，相对高差较大，陡坡、峡谷极为发育。
2 大瑶山隧道工程特点、重点、难点分析
2.1大瑶山隧道为特长隧道，并且是全线最长隧洞，全线关键性控制工程，工期紧，任务重。
2.2大瑶山隧道工程地质复杂，有岩溶、断裂破碎带、地下水活动强烈等不良地质地段，开挖施工安全风险极大。
2.3大瑶山隧道工程规模大，施工条件差，出碴运输困难，安全风险大。
2.4大瑶山隧道远离既有公路，且地形陡峻，施工便道工程量大，电力接入困难；洞口场地狭窄，临时设施布置困难。
2.5 本工程处在林区、风景区上游，环境保护水土保持要求高。
3 主要地质问题
3.1地形地貌
隧道所处位置为侵蚀、剥蚀中低山及山间沟谷，地貌类型单一，海拔高程151-1042.5m，山峦重叠，相对高差大，地形起伏较大，山坡坡度一般40-50°，局部达60-70°以上，地表植被发育茂盛。
3.2地层岩性
隧道主要岩性为晶屑熔结凝灰岩，含角砾晶屑熔结凝灰岩等；覆盖层主要岩性为含碎石亚粘土、含粘性土碎石等。
3.3区域地质构造
隧道区域附近发现的断层有：北西向为裂FX4、F1-3；北东向断裂F1-2等。均为陡倾角（68°至近直立），宽度5-20m，表现为节理密集带，岩体破碎。
3.4水文地质条件
隧道位置围岩赋存裂隙水和孔隙水。裂隙水主要赋存于强~中等风化基岩及断裂破碎带中，局部地段地下水活动强烈，会加剧岩体失稳。孔隙水主要赋存于地表残破积物中，基岩面为其活动的主要地带，孔隙水的活动会造成残坡积物沿基岩面滑塌。
4 隧道开挖施工工艺
4.1平导----上下台阶法
平导开挖前由测量组准确定出平导中心线，画出开挖轮廓线,并将结果向现场开挖班做出详细交底。
平导洞口段采用人工手持风钻上下台阶法开挖，台阶长度4～6m，施工时严格按“短进尺、弱爆破、强支护、管超前、勤量测、早预报”的原则进行，尽量减少对围岩的扰动，保证围岩的自稳力，确保施工安全。
4.2正洞洞口段----单侧壁导坑法
正洞洞口段宜采用单侧壁导坑法开挖。开挖按照短进尺、弱爆破、强支护、勤量测的原则进行，尽量减少对围岩的扰动，保证围岩的自稳力，确保施工安全。洞口土石方开挖到达明暗洞交界处形成台阶，自明暗交界处向明洞方向施作4榀I20a型钢套拱，套拱间距0.5m/榀；暗洞套拱和导向架施作完成后，在台阶上施做超前大管棚对暗洞进行超前支护。
4.3洞身段----全断面开挖法
洞身段开挖作业采用凿岩风钻钻孔，2＃岩石炸药，1-15段毫秒延期非电雷管爆破，光面爆破。WA380装载机装碴，25T自卸汽车出碴，Ⅱ、Ⅲ级围岩开挖循环进尺为3.0m，Ⅳ级围岩开挖循环进尺为2.2m，Ⅴ级围岩开挖循环进尺为1.0m。隧道支护紧跟开挖，衬砌紧跟支护。
4.4上下台阶法、单侧壁导坑法及全断面开挖法作业流程
(1) 上下台阶法开挖：开挖班敲帮找顶后，测量组精准放线，定出隧道中心线，画出开挖轮廓线，同时开挖班进行开挖准备工作。开挖时按照工程部的开挖技术交底施作，严格控制周边眼的装药量，采用间隔装药方式，将药卷绑在竹片上，用导爆索引爆，尽量减少对周边围岩的扰动；控制周边眼的外插角角度，控制超欠挖。打掏槽眼时，控制角度，不要将掏槽眼打穿；掏槽眼采用连续装药方式，底板眼的雷管要用最大段别，将碴尽量向外翻出；上下断面同时打眼装药爆破。爆破通风后，挖掘机将上断面的碴翻到下断面，装载机装碴，自卸汽车运碴至弃碴场。
(2)侧壁导坑分上下台阶，开挖采用弱爆破，短进尺，每循环进尺0.6米，上下台阶步距根据围岩情况设置为5～10m。先行导坑掌子面距后行导坑掌子面10～15米。先、后行导坑同时钻眼、同时爆破；各部开挖后及时封闭掌子面，网喷、锚杆、格栅钢架联合支护作业。下台阶施工时，每循环开挖下接1榀拱架，拱脚增设锁脚锚杆，初期支护及时成环。湿喷机湿喷作业。导坑设置临时钢支撑，并设置锁脚锚杆，网喷支护。
(3)全断面开挖作业流程：
1）进台架：出碴完成后，正洞采用轨行式多功能台架，人工平整底板、接轨，装载机将台架牵引就位；平导采用轮式多功能台架，装载机牵引台架就位。在牵引时，装载机要行走在隧道的中间，防止台架左右偏移过大碰在隧道边墙，损坏台架，耽误开挖时间。
2）找顶找帮：台架就位后，人工站在台架上用撬棍找顶找帮，把危石处理掉，防止施工时落石伤人；找顶找帮工作必须由责任心强、经验丰富的专职人员进行，使用的工具应轻便，旁边必须有监护人。
3）测量放线：危石处理后，由测量组准确定出隧道中心，定出开挖轮廓线并在开挖工作面上做出明显标识,同时检查上次开挖周边轮廓超欠挖情况，将测量结果向现场开挖班做出详细交底，并将交底书报质检工程师。
4）钻眼：检查前期工序无误后开挖班进行钻眼，钻眼深度、间距按钻爆设计进行，周边眼布置在开挖轮廓线上，周边眼的外插角不大于3度，周边眼外的其它眼轴线方向与隧道中线平行。
辅助眼均匀布置在周边眼与掏槽眼之间，使爆出的石块块度适合装碴的需要。掏槽眼：眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm；辅助眼：眼口排距、行距误差不得大于10cm；
周边眼：沿隧道设计断面轮廓线上的间距误差不得大于5cm，周边眼外斜率不得大于5cm/m，眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm，内圈眼至周边眼的排距误差不得大于5cm，炮眼深度大于2.5m时，内圈眼与周边眼采用相同的斜率钻眼；
当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度，并相应调整装药量，力求除掏槽眼外的所有炮眼底在同一垂直面上。周边眼的炮眼残留率应达到80％以上。
钻进中应充分发挥支架作用，以加快钻进速度，减轻体力劳动： 要做到一条线、中心钻、靠边站；
一条线：钎子、风钻、气腿必须在同一垂直面上，从后面看是“一条线”，这样使钻机不会左右摇摆；
中心钻：掌握好支架的进气量，使支架不致忽上忽下，使钻杆始终在炮眼中心位置旋转；
靠边站：一人操纵一台风钻，人要站在钻机的侧后方，使风钻贴在身边，稳住风钻，不使风钻左右摇摆；
拨钎：钻孔满足设计深度后，不宜多钻应及时拨钎转移。在整体性较好的岩石中，可停风拨钎，停机时应先关水后关风。在破碎岩石中，为克服阻力钻机应带风转动拨钎。
5）吹孔装药：用高压风将炮孔中的碎石泥浆吹净，严格按爆破设计进行装药，周边眼采用间隔装药，将药卷绑在竹片上，导爆索引爆，尽量减少对周边围岩的扰动；掏槽眼、掘进眼连续装药。装药时注意雷管的段别，避免用错雷管；底板眼的雷管要用最大段别，将碴尽量向外翻出。
6）引爆：已装药的炮眼及时用炮泥堵塞炮眼，堵塞长度不小于30cm，禁止用碎石、纸板等物品填塞。装药完成后将各段毫秒延期非电雷管脚线集束于掌子面中央，连接成起爆网络。
7）退台架：爆破准备工作完成后，用装载机将多功能台架牵引至安全地带，在装药连线时将开挖设备运至安全地带。
8）爆破必须由专人统一指挥，除爆破作业人员外，其它无关的人员均撤至安全地段；凡从事爆破工作的人员，都必须经过培训，考试合格并持有合格证，严禁无证人员操作；引爆由持有“爆破员作业证”的炮工操作。此过程中要严格遵守安检部门制定的各项安全措施。
9）通风：爆破后15分钟后方可进入爆破面检查，检查有无瞎炮及可疑现象，瞎炮未经处理，不得进入下道工序作业。
10）出碴：经检查无危险后，装载机、自卸汽车进洞出碴。
出碴完成初期支护后，进入下一循环施工。
5 结束语
武广客运专线大瑶山隧道在工期紧、压力大、环保要求高的情况下采用适合该隧道不同围岩开挖的上下台阶法、单侧壁导坑法及全断面开挖法施工工艺，使工程顺利按期完工，达到政府及业主部门的环境保护要求，并且严格地控制住了开挖单项工程成本，取得了很好的施工效果。

参考文献：
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