張唐鐵路觀景臺隧道露拱段施工技術

錢立軍

(中鐵十二局集團有限公司，山西太原 030024)

1 工程概況

在建張家口至唐山鐵路是蒙煤外運的重要入海通道，為國鐵I級雙線電氣化重載鐵路。觀景臺隧道位于河北省興隆縣境內，設計為單洞雙線隧道，全長6 500 m，起訖里程為 DK343+380—DK349+880，為全線控制性工程之一。觀景臺隧道位于華北燕山運動隆起地帶，山高坡陡，河谷縱橫，是地形崎嶇的深山區，隧道所經山脈海拔高程一般在1 220～1 373 m，隧道最大埋深422 m。

根據現場踏勘及測量，觀景臺隧道DK349+782—DK349+797 m段15 m長拱頂露出地面，拱出地面最高為1.2 m，測量確定受影響段為 DK349+771—DK349+802，長31 m，設計以明挖路塹式明洞通過。露拱段距隧道出口僅78 m，出口已掘進22 m，此處左側山坡較陡且地勢狹小，為確保安全快速通過，最終確定采用明洞暗挖法施工，即先開挖基槽、堆土模，架設鋼拱架、綁扎鋼筋，澆筑混凝土形成套拱，最后采用三臺階七步開挖法掘進通過。

2 套拱主要技術參數

1)套拱采用加大拱腳，混凝土厚度為1 m。套拱拱腳落至隧道拱腳以下100 cm處。

2)套拱內架設I20a工字鋼，每榀間距均75 cm;縱向用φ22的螺紋鋼連成整體，間距1 m;連接筋間增設φ14縱向筋，間距25 cm;每兩榀鋼拱架間增設兩環φ14螺紋鋼，使鋼筋及鋼架構成一層鋼筋網;拱腳打設φ22鋼筋鎖腳錨桿2根，長度不小于4 m。

3)套拱大小里程兩端分別頂至基巖，兩端采用雙層φ42小導管超前支護，小導管壁厚3.5 mm，長度為4 m，并與鋼拱架焊成一體，環向間距30 cm，相鄰兩排搭接長度不小于1 m。

4)套拱混凝土強度為C30，厚度為45 cm。

5)套拱變形量預留為25 cm。

3 施工步驟

3.1 施工便道

從附近鄉村公路新建施工便道進入施工現場，盡量繞避經濟林木地帶，減少干擾，方便施工運輸。便道長150 m，采用碎石路面，厚15 cm，路面寬度3.5 m，單面坡排水，邊坡坡度1∶1，最小曲線半徑50 m，最大縱坡10%，路面質量滿足車輛行車要求，保證暢通。

3.2 露拱段測量和土模施工

根據隧道露拱段的結構設計和地形標高，詳細計算開挖邊線的坐標和各樁中心坐標。利用附合導線與以上計算坐標的相對關系，使用全站儀在地面上放出開挖輪廓線和十米樁中心坐標點位，控制基槽開挖。

利用挖掘機人工配合施作套拱土模，復核土模斷面尺寸，確保符合要求。

3.3 超前小導管施工

與套拱相接處的基巖采用雙層超前小導管注漿預支護。小導管在構件加工廠制作，前端做成尖錐形，尾部焊φ8 mm加勁箍，管壁上每隔15 cm交錯鉆眼，眼孔直徑為6～8 mm。

1)采用YT-28風動鑿巖機鉆孔，人工安裝超前小導管并與鋼架焊接固定，共同組成預支護體系。

2)注漿前先噴射混凝土5～10 cm，封閉基巖面形成止漿墻。

3)用注漿泵注入水泥單液漿，水灰比為1∶1，注漿壓力一般為0.8 MPa。

3.4 型鋼拱架安裝

型鋼拱架按設計先在鋼結構廠加工成型，現場用螺栓連接，拱架間焊接連接筋連成整體。套拱型鋼拱架安裝施工見圖1。

圖1 套拱型鋼拱架安裝施工

1)安裝前清除底腳下的虛渣及雜物。拱架安裝允許偏差:鋼架間距、橫向位置、高程偏差不超過±5 cm，垂直度誤差為 ±2°。

2)拱架拼裝時各節拱架間以螺栓連接，連接板密貼。

3)拱架底腳置于牢固的基礎上，拱架盡量密貼圍巖并與錨桿焊接牢固。

4)拱架間焊接縱向連接鋼筋。

3.5 澆筑混凝土形成套拱

采用混凝土輸送泵澆筑套拱混凝土，土工布覆蓋灑水養護?；炷吝_到設計強度后，頂部回填覆蓋2 m厚的土層。

3.6 套拱段隧道掘進施工

觀景臺隧道出口段采用三臺階七步開挖法掘進施工。開挖接近露拱段時，遵循“弱爆破、短進尺”的原則，采用松動爆破。各部開挖后及時封閉掌子面，噴射混凝土、安裝鋼筋網片、插打錨桿及安裝鋼架聯合支護，施作臨時仰拱。開挖施工步驟如下:

第1步，上部弧形導坑開挖。環向開挖上部弧形導坑，預留核心土，核心土長度宜為3～5 m，寬度宜為隧道開挖寬度的1/3～1/2。開挖按拱架間距0.75 m循環進尺。

第2，3步，左、右側中臺階開挖。開挖每循環進尺控制在0.75 m，最大不得超過1.5 m，開挖高度一般為3.0～3.5 m，左、右側臺階錯開2～3 m，開挖后立即掛鋼筋網片噴射混凝土支護，接長鋼架，在鋼架墻腳以上高度處，緊貼鋼架兩側邊緣按下傾角30°打設鎖腳錨管，鎖腳錨管與鋼架牢固焊接，復噴混凝土至設計厚度。

第4，5步，左、右側下臺階開挖。方法同上。

第6步，開挖上、中、下臺階核心土。分別開挖上、中、下臺階預留的核心土，開挖進尺與各臺階循環進尺相一致。

第7步，隧底開挖。每循環開挖長度宜為2～3 m，開挖后及時施作仰拱初期支護。完成兩個隧底開挖、支護循環后，及時施作仰拱，仰拱分段長度宜為4～6 m。

4 監控量測

在施工過程中，按照《鐵路隧道監控量測技術規程》(TB 10121—2007)的要求進行監控量測。在取得監測數據后，及時整理分析，結合圍巖、支護受力及變形情況進行分析判斷，將實測值與允許值進行比較，繪制變形—時間關系曲線，預測變形發展趨勢、圍巖和隧道結構的安全狀況，在施工過程中進行信息化動態管理。

在隧道正洞洞身支護完成后，尤其是仰拱施工完畢后，及時進行全斷面監控量測，隨時掌握初期支護的工作狀態，指導和確定二次襯砌施作時間。

5 結語

觀景臺隧道露拱段2011年1月12日至1月24日施工套拱，2011年2月28日隧道開挖安全順利通過此段。通過總結和分析，積累了以下施工經驗:

1)提前施作露拱段套拱，隧道在此段可連續掘進施工，保證了施工進度。

2)采用明洞暗挖法施工，避免了掌子面開挖方式在此段的轉換，節約了施工成本。

3)施工時加強監控量測，分析數據及時指導施工，確保了掘進和支護施工的安全。

[1]中華人民共和國鐵道部.TB 10417—2003 鐵路隧道工程施工質量驗收標準[S].北京:中國鐵道出版社，2010.

[2]徐立新.隧道明洞暗挖施工技術[J].國防交通工程與技術，2010(2):55-57.

[3]李晉峰，夏龍.隧道淺埋、露頂地段反壓回填暗挖施工技術[J].北方交通，2012(8):92-95.

[4]楊永杰，李瑩，王劍，等.論軟巖隧道淺埋偏壓段護拱施工技術[J].廣東科技，2013(2):149-150.

[5]趙繼華.棚架套拱挑頂法施工軟弱淺埋隧道斜井進正洞技術[J].鐵道建筑，2012(5):38-40.