珠三角城際軌道隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)關(guān)鍵技術(shù)的探討

張培輝 王正旺 錢(qián)治國(guó)

（1 廣東珠三角城際軌道交通有限公司，廣東 廣州510308；2 中國(guó)鐵工建設(shè)有限公司，北京102600；3 甘肅交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州730070）

1 工程概況

羚山單洞雙線(xiàn)長(zhǎng)隧道工程是佛肇城際軌道項(xiàng)目本標(biāo)段控制工程和重難點(diǎn)工程。羚山隧道里程為DK104+131 ～DK106+403，全長(zhǎng)2272 米，施工范圍起至里程為K104+131 ～DK105+279，全長(zhǎng)1148m。隧道進(jìn)口位于右偏曲線(xiàn)上，曲線(xiàn)半徑R=4000m，隧道內(nèi)曲線(xiàn)長(zhǎng)度716.093m，其余地段均位于直線(xiàn)上，隧道內(nèi)縱坡為人字坡，變坡點(diǎn)里程DK105+100。從隧道進(jìn)口至出口依次為6‰上坡，坡長(zhǎng)945m；4‰下坡，坡長(zhǎng)1303m，隧道埋深1.69m ～249.1m。羚山隧道勘察共有Ⅴ級(jí)圍巖1211 米，Ⅳ級(jí)圍巖582 米，Ⅲ級(jí)圍巖479 米。設(shè)計(jì)采用新奧法施工，復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，單洞雙線(xiàn)，無(wú)砟軌道，進(jìn)口采用斜切式洞門(mén)，出口采用雙側(cè)擋墻式洞門(mén)。初期支護(hù)采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)體系，噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，防水等級(jí)為一級(jí)，襯砌混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35，抗?jié)B等級(jí)為P8。

2 工程地質(zhì)概況

羚山隧道地形為剝蝕丘坡，地層為粉質(zhì)黏土（Q4dl+el）及泥質(zhì)砂巖、砂巖（D1 ～2）。地下含水層主要為基巖裂隙水，較發(fā)育，有泉點(diǎn)出露，基巖裂隙水受大氣降水補(bǔ)給。地下穩(wěn)定水位埋深3 ～5m。覆蓋層厚度變化較大，厚0 ～15m 不等，隧道頂板埋深2 ～249m，隧道洞身穿越地層主要為殘積土及泥質(zhì)砂巖、砂巖的全～中風(fēng)化層（Ⅳ～Ⅴ級(jí)圍巖為主）。

3 羚山隧道工程施工方案

3.1 施工方法

羚山隧道采用礦山法原理組織施工，初期支護(hù)采用網(wǎng)噴+錨桿+鋼格柵(型鋼架)的聯(lián)合支護(hù)形式，二次襯砌采用現(xiàn)澆模筑混凝土，根據(jù)隧道所穿越的不同地層及埋設(shè)深度，分別采用不同的支護(hù)參數(shù)。

隧道具體施工時(shí)，采用鉆爆法進(jìn)行施工。針對(duì)不同的巖層采用不同的開(kāi)挖施工方法，Ⅴ級(jí)圍巖段采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法和三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法進(jìn)行開(kāi)挖和初期支護(hù)施工，超前小導(dǎo)管（洞口大管棚）進(jìn)行預(yù)支護(hù)；Ⅳ級(jí)圍巖段采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法進(jìn)行開(kāi)挖和初期支護(hù)施工，Ⅲ級(jí)圍巖段采用臺(tái)階法進(jìn)行開(kāi)挖和初期支護(hù)施工。運(yùn)輸采用無(wú)軌運(yùn)輸方案，裝載機(jī)機(jī)械裝碴，大型自卸汽車(chē)運(yùn)輸；主洞襯砌采用自行式液壓襯砌臺(tái)車(chē)襯砌，混凝土采用輸送車(chē)運(yùn)輸，泵送入模；主洞順坡排水利用隧道人字坡排水至洞外；施工用電采用三相五線(xiàn)制，三級(jí)配電兩級(jí)保護(hù)，集中供電。隧道通風(fēng)選用壓入式通風(fēng)機(jī)，采用串聯(lián)式通風(fēng)。最后中間距離貫通處15m 時(shí)進(jìn)出口相互協(xié)調(diào)，調(diào)整為單向施工貫通，確保施工安全。

3.2 施工順序和作業(yè)空間規(guī)劃

表1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)主要項(xiàng)目表

3.2.1 羚山隧道施工主要順序

1）施工準(zhǔn)備洞口工程；2）開(kāi)挖及初期支護(hù)；3）正洞仰拱及填充；4）正洞防水層；5）正洞二次襯砌；6）水溝電纜槽；7）隧道附屬工程。

3.2.2 作業(yè)空間規(guī)劃

羚山隧道進(jìn)出口進(jìn)入正洞施工時(shí)，洞內(nèi)作業(yè)空間內(nèi)設(shè)置足夠的照明和消防設(shè)施，洞內(nèi)風(fēng)、水管線(xiàn)與供電線(xiàn)路分設(shè)在隧道兩側(cè)，施工機(jī)具設(shè)備緊跟施工工作面。施工作業(yè)過(guò)程，仰拱距離開(kāi)挖掌子面距離Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖段不大于35m，Ⅲ級(jí)圍巖段不大于90m；二襯距離掌子面距離Ⅴ級(jí)圍巖段不大于70m，Ⅳ級(jí)圍巖段不大于90m，Ⅲ級(jí)圍巖段不大于120m。

4 施工關(guān)鍵技術(shù)

羚山隧道開(kāi)挖遵循 “早預(yù)報(bào)、管超前、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、緊襯砌、勤量測(cè)”的施工原則，圍巖地段主要以大型專(zhuān)用設(shè)備為主，形成鉆爆、裝運(yùn)、支護(hù)、注漿、防水、襯砌等多條主要生產(chǎn)作業(yè)線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)快速化施工。關(guān)鍵工序主要包括：施工測(cè)量、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、超前支護(hù)、鉆爆開(kāi)挖、錨桿、鋼架、噴射混凝土、仰拱、結(jié)構(gòu)防排水、二次襯砌和監(jiān)控量測(cè)。

5 隧道的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

5.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)項(xiàng)目

隧道施工中的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)關(guān)系到工程安全、質(zhì)量和進(jìn)度，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是隧道施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，作為一項(xiàng)關(guān)鍵工序納入隧道施工進(jìn)行管理。

羚山隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)主要項(xiàng)目及采用的方法見(jiàn)表1。

綜合應(yīng)用地質(zhì)分析法、物探法和超前鉆孔法，三種方法有機(jī)結(jié)合，配合應(yīng)用，發(fā)揮各自長(zhǎng)處，從不同方面發(fā)現(xiàn)異常、揭示異常，組成超前地質(zhì)預(yù)報(bào)完整的技術(shù)體系。

具體預(yù)報(bào)方法及實(shí)施計(jì)劃安排見(jiàn)表2。

表2 探測(cè)方法及頻率表

超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是隧道施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，作為一項(xiàng)關(guān)鍵工序納入隧道施工進(jìn)行管理，該項(xiàng)工序在循環(huán)中安排見(jiàn)圖1。

圖1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)循環(huán)安排示意圖

超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工藝流程如下圖2 所示。

5.2 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)質(zhì)量控制

為保證羚山隧道安全順利的實(shí)施完成，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在本段的隧道施工過(guò)程中，必須堅(jiān)定不移的執(zhí)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，把超前地質(zhì)預(yù)報(bào)作為隧道施工的一道不可或缺的工序來(lái)抓，以超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的信息做為施工的前提和依據(jù)。為此，施工單位成立專(zhuān)門(mén)的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)和工程技術(shù)人員負(fù)責(zé)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的組織實(shí)施和協(xié)調(diào)。

圖2 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工藝流程圖

施工中由專(zhuān)人負(fù)責(zé)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的組織和實(shí)施，在施工中隨時(shí)監(jiān)控各隧道口的施工地質(zhì)變化情況，及時(shí)按照方案組織超前地質(zhì)探查。

根據(jù)隧道口每天的地質(zhì)描述情況，整理和完善實(shí)際施工圍巖地質(zhì)情況，并與設(shè)計(jì)單位及時(shí)溝通，需要做施工措施的，及時(shí)與設(shè)計(jì)單位協(xié)調(diào)并采取相應(yīng)措施。

洞口超前地質(zhì)預(yù)報(bào)責(zé)任人對(duì)本洞口超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作負(fù)責(zé)，在施工中應(yīng)隨時(shí)了解設(shè)計(jì)地質(zhì)情況，做好現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)描述，做一部分簡(jiǎn)單的預(yù)報(bào)分析，并對(duì)施工過(guò)程提出建議和加強(qiáng)措施，向超前地質(zhì)預(yù)報(bào)負(fù)責(zé)人上報(bào)每日的地質(zhì)情況描述記錄。提出超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的施作時(shí)間及組織本洞口的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施。

[1]鐵道部第一勘測(cè)設(shè)計(jì)院.鐵路地質(zhì)工程手冊(cè)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2002.

[2]李雋蓬謝強(qiáng).鐵路工程地質(zhì)手冊(cè)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社,2000.

[3]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.鐵路線(xiàn)路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社,2006.

[4]中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵路技術(shù)管理規(guī)程[S].北京：中國(guó)鐵道出版社,2006.