單線鐵路隧道快速施工技術

　摘要：以太興鐵路的靜興段隧道為例，介紹隧道在圍巖、斷面變化頻繁的情況下快速、安全的施工技術，為類似地質條件的隧道設計施工積累經驗。

　　1.工程概況

　　隧道起止里程為DK93+294～DK95+491.5，為全長2197.5m的單線電氣化鐵路隧道。隧道DK93+294～DK94+148位於半徑R=2000m的曲線上，其餘位於直線上。隧道內線路為人字坡，坡率依次為4.5‰、-3.0‰。隧道出口緊鄰S217省道，且坡面較陡。

　　2.超前支護

　　曲立隧道超前支護主要為φ108大管棚和φ42超前小導管。

　　2.1大管棚採用φ108（厚度為6mm）的無縫鋼管，環向間距40cm，每節長4～6m，拱部120°範圍內設置，每環19根。

　　1）注漿參數：①水泥漿液水灰比1：1；②注漿壓力：0.5～2MPa。

　　2）施工控制要點：①鑽孔前，精確測定孔的平面位置、傾角、外插角，並對每個孔進行編號。②鑽孔外插角1°～3°以為宜。施工中應嚴格控制鑽機下沉量及左右偏移量。③ 嚴格控制鑽孔平面位置，管棚不得侵入隧道開挖線內，相鄰的鋼管不得相撞和立交。④ 經常量測孔的斜度，發現誤差超限及時糾正，至終孔仍超限者應封孔，原位重鑽。

　　2.2小導管採用φ42（厚度為3.5mm）的無縫鋼管，單層環向間距40cm，拱部120°範圍內設置，每環19根；雙層小導管環向間距：單層小導管之間60cm的間距，兩層交叉佈置，相鄰小導管之間的距離30cm， 拱部120°範圍內設置，共設置24根。

　　1）注漿參數：①水泥漿液水灰比0.5～1；②注漿壓力：0.5～1MPa。

　　2）小導管質量控制標準：超前小導管外插角允許偏差2°；孔間距允許偏差±50mm；孔深允許偏差+50，0mm。

　　3.初期支護

　　3.1鋼筋網

　　（1） 鋼筋網片加工

　　鋼筋網片採用Ⅰ級φ8鋼筋焊制，在鋼筋加工場內集中加工。先用鋼筋調直機把鋼筋調直，再截成鋼筋條，鋼筋網片尺寸根據拱架間距和網片之間搭接長度綜合考慮確定。鋼筋焊接前要先將鋼筋表面的油漬、漆汙、水泥漿和用錘敲擊能剝落的浮皮、鐵鏽等均清除乾淨；加工完畢後的鋼筋網片應平整，鋼筋表面無削弱鋼筋截面的傷痕。

　　（2）掛網

　　按圖紙標定的位置掛設加工好的鋼筋網片，鋼筋片隨初噴面的起伏鋪設，綁紮固定於先期施工的系統錨杆之上，再把鋼筋片焊接成網，網片搭接長度為1～2個網格。砂層地段應先加鋪鋼筋網，沿環向壓緊後再噴射混凝土。

　　（3）鋼筋網施工控制要點：a.鋼筋網格尺寸應符合設計要求。b.鋪設鋼筋網按照以下要求執行：① 鋼筋網在初噴混凝土4cm以後鋪掛，使其與噴混凝土形成一體。② 鋼筋網應與錨杆或鋼架連接牢固。

　　3.2拱架

　　（1）型鋼鋼架加工

　　加工場地用砼硬化，精確抹平，按設計放出加工大樣。鋼架彎制結合隧道開挖方法採用型鋼彎制機按照隧道斷面曲率分節進行彎制，彎制完成後，先在加工場地上進行試拼。各節鋼架拼裝，要求尺寸準確，弧形圓順，要求沿隧道周邊輪廓誤差不大於3cm，連接底板螺栓孔眼中間誤差不超過±5mm；型鋼鋼架平放時，平面翹曲小於2cm。

　　（2）鋼架的安裝

　　鋼架安裝在掌子面開挖初噴完成後立即進行。根據測設的位置，各節鋼架在掌子面以螺栓連接，連接板應密貼。為保證各節鋼架在全環封閉之前置於穩固的地基上，安裝前應清除各節鋼架底腳下的虛碴及雜物。同時每側安設2根鎖腳錨管將其鎖定，底部開挖完成後，底部初期支護及時跟進，將鋼架全環封閉。Ⅴ級圍巖需在拱部鋼架基腳處設槽鋼以增加基底承載力。

　　3.3噴混凝土

　　隧道初期支護噴射混凝土採用溼噴工藝（圖1）。

　　3.3.1 噴射前準備

　　⑴ 噴射前應對受噴巖面進行處理。一般巖面宜採用高壓風吹淨巖面。若為泥、砂質巖面時應掛設細鋼筋網，用環向鋼筋和錨釘或鋼架固定，使其密貼受噴面，以提高噴射混凝土的附著力。噴射混凝土前，宜先噴一層水泥砂漿，待終凝後再噴射混凝土。

　　（2）選用的空壓機應滿足噴射機工作風壓和耗風量的要求；壓風進入噴射機前必須進行油水分離；輸料管應能承受0.8MPa以上的壓力，並應有良好的耐磨性能；保證作業區內具有良好通風和照明條件；噴射作業的環境溫度不得低於5℃。

　　圖1 溼噴混凝土施工工藝流程

　　3.3.2混凝土攪拌、運輸

　　溼噴砼攪拌採取全自動計量強制式攪拌機，施工配料應嚴格按配合比進行操作，速凝劑在噴射機喂料時加入。運輸採用砼運輸罐車，隨運隨拌。噴射砼時，多臺運輸車應交替運料，以滿足溼噴砼的供應。在運輸過程中，要防止混凝土離析、水泥漿流失、坍落度變化以及產生初凝等現象。

　　4.隧道防排水

　　4.1施工準備

　　（1）洞內準備：鋪設臺架行走軌道；施工時採用兩個作業臺架，一個用於基面處理，一個用於掛防水板，基面處理超前防水板兩個循環。

　　（2）斷面量測：測量斷面，對隧道淨空進行量測檢查，對個別欠挖部位進行處理，以滿足淨空要求；同時準確測放拱頂分中線。

　　（3）基面處理：

　　①局部漏水採用注漿堵水或埋設排水管直接排水到邊。

　　②鋼筋網等凸出部分，先切斷後用錘鉚平抹砂漿素灰，有凸出的管道時，用砂漿抹平，錨杆有凸出部位時，螺頭頂預留5mm切斷後，用塑料帽處理（如下圖）。

　　③初期支護應無空鼓、裂縫、鬆酥，表面應平順，凹凸量不得超過±5cm。

　　4.2防水板的鋪設

　　（1） 防水板鋪設應採用無釘鋪設工藝，應採用從下向上的順序鋪設，鬆緊應適度並留有餘量，檢查時要保證防水板全部面積均能抵到圍巖。

　　（2） 複合式防水板鋪設採用洞外大幅預製，洞內整捲起吊，無釘鋪設工藝。從拱頂向兩側鋪設，防水板鋪設要有一定鬆馳量。沿隧道縱向在錨固點上綁紮鐵絲，防水板用揹帶與鐵絲綁緊。

　　（3） 防水板的搭接縫焊接質量檢查應按充氣法檢查，將5號注射針與壓力錶相接，用打氣筒進行充氣，當壓力錶達到0.25MPa時停止充氣，保持15min，壓力下降在10%以內，說明焊縫合格；如壓力下降過快，說明有未焊好處。用肥皂水塗在焊縫上，有氣泡的地方重新補焊，直到不漏氣為止。

　　5.結論

　　本工程隧道難題多，工期緊，風險高。施工中展開各項研究，制定多種切實可行的措施，精細管理，保證質量優良、安全受控、工期滿足、收益良好。