雁門關鐵路隧道軟弱圍巖段施工方法研究

劉文俊

摘 要：本文以雁門關隧道為背景，根據其施工工期、地質因素以及地貌特點來細致分析了Ⅴ級圍巖、Ⅳ級圍巖使用的臺階法、及CD法、三臺階法鐵路隧道軟弱圍巖段施工方法。

關鍵詞：隧道；軟弱圍巖；施工方法

1 工程概況

雁門關隧道的地理位置在山西省代縣和山陰縣區域，DK110+855～DK124+940是它的起訖里程，長度達到了14085m。山西省山陰縣后所鄉廟家窯村東東邊山坡上是其進口處，此處地勢很平和，植被也不多，洞口下方可以利用簡易土路達到208國道，雁門關關口是山西省重點保護文物，它位于線路DK117+700左側大概900m附近，大概500m就是距隧道垂直高度。2座軍用坑道的位置在線路DK117+700～DK119+200段左側100m附近，大概400m是距隧道垂直高度。而雁門關隧道進口段就是我部分具體負責的地段，起訖和終止里程分別為DK110+855、DK119+000。8145m是它的長度，1103～1947m是海拔，大概820m的埋深，全程都處于直線位置。1816m是隧道Ⅳ級圍巖段長度，占22.3%；6315m是Ⅴ級圍巖段長度，占77.53%。14m是明洞長度。隧道洞身內很繁雜，存在很多地址構造。節理裂隙、斷裂發育存在很多變化的特質，很多不良地質都有可能存在，例如巖爆、突水突泥、斷層破碎帶、黃土等。

2 施工方法

2.1 臺階法施工

出口段Ⅳ圍巖巖石存在很大的風化，較大的裂隙，容易碎裂，可是，圍巖穩定性不差，所以可以應用長臺階法開挖，30～40m是其臺階長度。

2.1.1 測量放樣

在進行鉆眼時，首先應該具有斷面炮眼布置圖，開挖輪廓線、中線位置應該利用測量儀器來定位，隨后，根據鉆爆設計圖來用油漆標記炮眼的位置。斷面尺寸放大僅僅利用預留變形量是可以的。

2.1.2 開挖方法

Ⅳ級圍巖可以利用上、下臺階法來進行，首先開挖上半斷面，立格柵鋼架、進行噴錨支護，隨后開始開挖下半斷面、初期支護。具體的步驟如下：

（1）利用上導坑開挖臺架來開挖上臺階。

（2）達到Ⅳ級圍巖后，施作超前支護采用的是上一循環架立的鋼拱架，初噴4cm厚混凝土，立A、B兩個單元的格柵鋼架，鉆設系統錨桿以及超前錨桿。

（3）上臺階開挖達到30～40m后，弱爆破開挖下臺階部分，同樣先初噴4cm厚混凝土，立C單元的格柵鋼架，將鋼架腳鎖定。

2.1.3 支 護

Ⅳ級圍巖段拱墻的支護采用的20cm×20cm的格柵鋼架，相鄰兩榀鋼架之間有100cm（中對中）的距離。拱部超前錨桿預支護，超前錨桿使用的砂漿錨桿的型號為？準22，縱向相鄰兩排錨桿的水平搭接大于等于100cm，每環39根。進行初噴4cm后來設置鋼架，完成后要立刻檢查垂直度、中線和高程。垂直度偏差、中線偏移、拱頂高程偏差、鋼架各單元之間連接誤差不大于±2cm、±5cm、±5cm、±3cm。復噴要確保覆蓋度達到不小于3cm，初噴混凝土面和鋼架務必要結合緊密，如果中間有縫隙，可以利用混凝土墊塊契緊。

2.1.4 通風、排險、出碴

斷面爆破后可以采用通風排煙，隨后得到爆破員核查后，施工人員才可以進行排險，排險時要結合利用挖掘機、排險桿將掌子面、邊墻、拱頂的松散危石排除。同時可以對分辨或許下落的大石進行處理，具體的方法有補炮和錨桿加固，關于那些巖層較差的，首先經過素噴，而后進行下一部工作。

2.2 三臺階法及CD法施工

Ⅴ級圍巖可以利用CD法、三臺階法。三臺階法將隧道分成三部分開挖，施工時先開挖上臺階，待開挖到一定長度后再同時開挖中臺階及下臺階，形成上、中、下三臺階同時并進的施工方法。單側壁導坑法（CD法）通過隧道斷面中部的臨時支撐隔墻，把斷面跨度分為兩半，繼續使用臺階法開挖，上臺階采用分步進行，開挖一側后就開始支護，另一側開挖要繼續留住中間的格柵鋼架等支護措施，開挖完上臺階在進行下臺階，從而可以使得開挖斷面跨度得以減少，斷面受力變得很均勻，保證了隧道開挖的可靠性和安全性。

2.2.1 施工參數

（1）超前支護：拱部采用雙排小導管超前預支護，并注水泥漿。

（2）開挖進尺：各分部開挖進尺為1榀鋼架間距即0.5m。

（3）臺階高度：上臺階、中臺階開挖高度4.0～5.5m。

（4）開挖工作面間距：各級臺階開挖間距控制在3～5m。

（5）施工支護措施：中隔壁臨時支護采用I20b，初期支護由原設計I20b變更為H175型鋼。

（6）拱部按原設計數量施做？準22中空錨桿、邊墻砂漿錨桿，施工程序為在初期支護結束后在施做。

2.2.2 開挖方法

隧道可以劃分左、右導坑開挖，每側導坑又分為兩步臺階。為了確保圍巖的穩定，機械輔人工開挖是比較理想的方式，每循環進尺可以采用每榀鋼架間距0.5m，如果圍巖存在很差的穩定性，可以采用中部預留核心土法施工。

2.2.3 施工步驟

①施作左洞室拱部？準42超前注漿小導管，開挖左洞室上臺階并做好支護。②開挖左洞室下臺階同時要實時施作下臺階初期支護，還有接長中隔壁臨時鋼支撐。③施作右洞室拱部？準42超前注漿小導管，開挖右洞室上臺階并做好支護。④開挖右洞室下臺階，施作下臺階及仰拱初期支護，及早形成封閉受力環。⑤分段拆除臨時中隔壁，每次拆除長度6m，做好仰拱及矮邊墻初期支護基面處理，及時鋪設仰拱及矮邊墻防水板，灌筑仰拱填充及矮邊墻。⑥邊墻、拱部初期支護基面處理；施作邊墻、拱部復合式防水板；立模灌筑邊墻、拱部二襯鋼筋混凝土

2.2.4 中壁拆除

在CD法中，其中的重點環節就是拆除中壁，根據經驗所得，只有在全斷面成環后才可以拆除中隔壁，拆除前務必要保證各部位位移充分穩定。

2.2.5 監控量測

施工管理要進行全過程管理，監控量測應當是重要的依據，只有用監控量測數據實時的指導設計和施工，才能發揮應有的作用。

3 結 語

此隧道淺埋軟弱圍巖段工程進度可以按照計劃順利進行，避免了由于軟弱圍巖的存在而出現的倒塌事故。通過斷面檢測，開挖端面都在規范規定的要求之內說明了只要施工管理人員和技術人員仔細進行分析、勘查，并使用最貼合實際的可以實施的施工方案，軟弱圍巖地段施工能夠順利進行。只要進行規范化施工管理、采用程序化的操作過程，安排好機具和勞動力，做好工序銜接工作，在軟弱圍巖施工中一樣可以讓進度提前。在軟弱圍巖施工中，特別是在大跨淺埋地段，施工支護的作用不可忽視。采用高效的施工支護手段能夠減弱和阻撓圍巖變形。同時，施工現場的管理一樣很關鍵，具有很強責任心的施工生產管理者，同時還有很好的管理力度，將對工程質量的提升帶來很大幫助，一定程度上也影響了施工安全。在軟弱圍巖段，可以利用全斷面開挖，是加快進度的良好方法。其中重要的還是要工程技術人員多多進行地質勘查，知曉其中的地質狀況和變化瑰麗，做好分析研究工作，實時的調整工程方案，做好其中的各類工序。

參考文獻

[1]李偉.長大鐵路隧道軟弱圍巖段中隔壁法施工技術[J].科技創新與應用，2014（02）.

[2]鐘友江.論軟弱圍巖隧道施工的對策措施[J].路基工程，2014（02）.

[3]肖毅.復雜地質條件下鐵路隧道施工技術研究[J].低碳世界，2014（01）.