高速铁路浅埋及软弱围岩隧道工程施工技术总结

摘要：在高速铁路隧道施工中，随着科技的进步及施工工艺的发展，一般围岩地段施工技术已较为成熟。但浅埋、软弱围岩隧道施工由于地质条件千变万化，存在诸多不确定因素，目前仍是风险等级较高，对成本、工期制约较大的环节。因此，安全、高效的通过浅埋及软弱围岩隧道，将对项目带来较大的效益。本文结合京福铁路客专棋盘山隧道进口现场施工情况，从软弱围岩隧道特点、施工技术及控制要点等方面对浅埋及软弱围岩隧道施工作了详细介绍，希望对类似工程起到一定的借鉴作用。

关键词：隧道、软弱围岩、施工、总结

中图分类号：U45 文献标识码： A

1 工程施工特点

1.1围岩风化程度较高

浅埋及软弱围岩隧道围岩多为强风化、全风化，全部或部分围岩呈砂土状、土夹石状或泥夹石状。

1.2自稳能力差

浅埋及软弱围岩隧道围岩风化程度较高，当该围岩受到轻微扰动时，往往就会失去自稳能力，出现掉块、脱落，控制不当甚至会坍塌冒顶。

2 施工技术及控制要点

2.1暗洞进洞前施工准备

由于隧道洞口一般为浅埋段，施工时应采取一定的技术措施，确保洞口的稳定，为进洞做好准备。

边仰坡开挖应避开雨季，开挖前应施作好截水天沟，边仰坡应自上而下开挖，坡面可能滑塌的土及危石应全部清除，边仰坡开挖完成后，应及时施作临时防护措施。

2.2超前支护

超前支护主要划分为超前管棚、超前小导管。超前管棚在前文已做了介绍，本节重点总结超前小导管施工技术。

超前小导管管体材料为无缝钢管，需根据不同的围岩级别选择不同的直径及壁厚，管身前端钻设直径为1.0cm的浆液扩散孔，尾端预留1.0～1.5m的止浆段。小导管长度为4.0～5.0m，外插角为10?～15?，小导管前端加工为锥形，便于插入，尾端与钢架焊接形成完整的临时支护体系。注浆时，浆液通过管身的浆液扩散孔渗入围岩，起到固结加固围岩的作用。

两个循环的小导管应有1.0～1.5m的搭接，当下一循环的开挖时，应注意观察验证已施工完的超前小导管的施作质量，并作好记录，指导后续施工。

图3-1 使用风动钻机送顶超前小导管

2.3开挖

软弱围岩隧道开挖应以“新奥法”的少扰动、短进尺、弱爆破、紧封闭为总体指导思想，同时，施工时严格依照原铁道部【120号】文的规定的每循环开挖进尺及施工步距要求，即Ⅴ级围岩上台阶每循环开挖控制在1榀钢架间距，下台阶开挖为两榀钢架间距，仰拱至掌子面的距离不得大于35m，二衬至掌子面的距离不得大于70m。

开挖前应编制详细的施工技术交底，对开挖工法、中线及高程、预留变形量、超欠挖等作出明确要求。

2.4初期支护

由于钢架施工直接关系到净空、二衬厚度、喷射混凝土平整度、初期支护施工质量等重要技术指标，个人认为钢架施工是初期支护最重要的环节，因此本节重点介绍钢架施工技术及控制要点。

2.4.1钢架的加工制作

施工前应按设计尺寸绘制钢架详细尺寸图，便于加工厂下料加工。钢架尺寸应充分考虑施工误差及预留变形量，施工前期应遵循宁大勿小的原则，施工过程中根据监控量测成果适当调整，此项将在3.10中做详细总结。

考虑到受力及对拼装的影响，钢架连接板及连接角钢必须采用钻孔机钻孔，不得使用氧气乙炔烧焊。

第一榀钢架加工完毕后应在平整的水泥地试拼，检查拼装后钢架整体轮廓尺寸是否符合设计要求，对于格栅钢架，还应检查平面翘曲是否符合要求。钢架在试拼无误后，方可用于洞内施工。

2.4.2钢架的安装

钢架加工完成后，宜尽早使用。在运往洞内时，应轻拿轻放，防止钢架受损变形。

掌子面完成排险及断面检查后，测量放样钢架位置，放样点用红色喷漆及水泥钉标记于掌子面，钢架应严格按照放样点支立，钢架必须落底于牢固的基础上，两节钢架间螺栓必须使用专用扳手旋紧加固。相邻两榀钢架间距误差不得大于10cm，并且设置纵向连接。钢架施工完成后应及时落底接长，封闭成环，改善其受力状态。

2.4.2完善初期支护体系

钢架支立完毕后，应打设系统锚杆，铺挂钢筋网片，并与钢架焊接形成整体。

喷射混凝土施工为初期支护施工的最后一道程序，喷射时应控制风压（R0.5Mpa）及角度（90?），减少回弹量并保证混凝土密实度，喷射混凝土应自下而上分层、分段进行，喷射面层时应重点控制平整度。若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍加倾斜，保证钢架背后密实无空洞。

2.5临时支护

临时支护主要包括锁脚钢管及临时钢架，主要作用为控制钢架沉降。钢架固定好后，应打设锁脚钢管，钢架与锁脚钢管间角度为45?，并采用Φ22“U”型钢筋进行可靠焊接。锁脚钢管施作简单易行，可有效的限制钢架下沉，因此，软弱围岩及不良地质段可适当增加锁脚钢管数量（钢架与锁脚钢管采用Φ22“U”型钢筋焊接如下图所示）。

图3-2采用Φ22“U”型钢筋焊接 图3-3打设双层锁脚钢管

2.6仰拱

3.6.1软弱围岩段仰拱施工注意事项

软弱围岩隧道仰拱应遵循开挖多少、封闭多少的原则，一次开挖长度不得超过3.0m。开挖标高、中线、轮廓应符合设计要求，基底不得有虚渣、积水。开挖完成后及时组织支立钢架，喷射混凝土封闭。

图3-4 采用4步CD法施工时，仰拱钢架施工

2.7二次衬砌

3.7.1二次衬砌施作条件：

①二次衬砌施工应满足施工步距要求，二次衬砌到掌子面距离：Ⅳ围岩不得大于90m，Ⅴ级围岩不得大于70m。

②二次衬砌应在初期支护基本稳定后方可施作。

③为确保二衬厚度，施作二次衬砌前应进行初支断面扫描，有侵限的应处理合格后方可施作二次衬砌。

④初支面有股状及大面积散状渗漏水的，在敷设防水板前应进行引排处理，确保二衬混凝土施工质量。

⑤二次衬砌施工前，应检查喷射混凝土的平整度，尤其是Ⅲ级围岩光爆地段，如平整度不合格，在二衬混凝土浇筑完成后，拱顶防水板背后会有空洞产生。因此对于平整度不足部位需补喷混凝土。

⑥二次衬砌施工前，应清除初期支护表面的尖锐物、凸出物。需注意的是上台阶与下台阶连接钢板的位置，由于喷射上台阶时，存在喷射混凝土堆积的现象，易造成该部位侵限，施工时应注意。

3.7.2二次衬砌防排水施工

二次衬砌防排水施工技术总结已在《高速铁路隧道工程防排水施工技术控制要点及优化措施》中做了详细介绍，本节不再累述。

证，以便准确的指导施工。

2.8监控量测

监控量测应作为关键工序纳入施工组织设计。监控量测必须紧接开挖、支护作业，按照设计要求进行布点和监测，并根据现场情况及时调整量测的项目和内容。

监控量测应为施工管理提供一下信息：

1.围岩和支护的稳定性，二衬可靠性的信息

2.二次衬砌合理的施作时间

3.为施工中调整围岩级别，调整预留变形量，修改支护系统设计和变更施工方法提供依据。

监控量测的主要项目为，洞内、外观察，拱顶下沉、净空变化。

监控量测点必须及时埋设，开挖支护后2小时内读取原始数据。监控量测点要设置标识牌，标识里程、设点时间等相关信息。

隧道拱顶下沉和净空变化的量测断面间距：Ⅳ级围岩不得大于10m，Ⅴ级围岩不得大于5m。隧道浅埋。隧道浅埋等地段，地表必须设置监控网点并实施监测，当拱顶下沉、水平收敛速率达5mm/d或位移累计达100mm时，应暂掘进，并及时分析原因，采取处理措施。

监控量测的频率应随着围岩的沉降速率而调整。

2.9小结

在浅埋及软弱围岩隧道施工前，应按设计图纸，有针对性的编制详细的施工技术交底，并在现场施工过程中加以验证及改进；针对可能存在的安全风险，应进行充分的论证，编制详细的安全交底。浅埋及软弱围岩隧道施工时，应重点控制开挖进尺及施工步距，加强超前地质预报及监控量测工作，如有异常情况，应及时调整设计参数，确保施工安全。

作者信息：

牛瑞强 （1987―），男，汉，山西晋中，学士学位，工程师，土木工程专业，从事铁路、港工作。