淺談和坪鐵路小嶺隧道施工技術(shù)控制

劉賀

摘要：本文結(jié)合和坪鐵路小嶺隧道的施工實(shí)踐，就長(zhǎng)大鐵路單線隧道施工關(guān)鍵工序的技術(shù)控制進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)大隧道；關(guān)鍵工序；技術(shù)控制

和坪鐵路小嶺隧道位于吉林省延邊朝鮮族自治州，全長(zhǎng)7929m，為全線最長(zhǎng)的單線隧道。隧道DK16+710至DK17+700段位于4‰上坡坡段，DK17+700至DK18+100段位于8‰的下坡坡段，DK18+100至DK24+639段位于10.5‰的下坡坡段。洞身最大埋深約325m?，F(xiàn)就隧道施工關(guān)鍵工序的技術(shù)控制進(jìn)行闡述。

1 洞口施工

洞口土石方開挖前，先清除邊仰坡上的浮土、危石，做好邊仰坡的截排水天溝，將地表水、邊仰坡積水引離洞口，以防地表水沖刷而造成邊仰坡失穩(wěn)。洞口仰坡刷坡前，在設(shè)計(jì)要求的仰坡開挖線外原坡面上打設(shè)若干排Ф25鋼筋砂漿錨桿，錨桿長(zhǎng)度4～5m；洞口開挖由外向里，從上至下分臺(tái)階開挖，分層分段開挖、分層分段支護(hù)。

根據(jù)地形條件，陡坡地帶土方和全、強(qiáng)風(fēng)化巖采用人工清理邊仰坡，較緩的邊坡具備機(jī)械作業(yè)條件時(shí)，采用挖掘機(jī)挖裝，人工輔助刷坡；石方采用淺孔臺(tái)階鉆爆法開挖，明挖地段邊坡，預(yù)留1～1.2m光爆層，鉆孔采用YT-28風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，采用毫秒微差線型爆破技術(shù)，“一”型起爆。

邊仰坡的防護(hù)采取噴砼、掛鋼筋網(wǎng)、打錨桿和漿砌片石等措施進(jìn)行防護(hù)。

2 掘進(jìn)爆破

2.1 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1.1炸藥的選擇：

本隧道掘進(jìn)爆破采用2號(hào)巖石硝銨炸藥，普通藥卷直徑為Ф32mm，光面爆破專用2號(hào)巖石硝銨炸藥藥卷直徑Ф20mm和Ф25mm。

2.1.2起爆方式

①起爆器材

a.導(dǎo)爆管：采用國(guó)產(chǎn)傳爆速度為（1950±50）m/s的導(dǎo)爆管。

b.非電毫秒雷管：選用1至30段毫秒雷管，必要時(shí)增加秒差雷管。

c.塑料導(dǎo)爆管的引爆：采用導(dǎo)火索引爆傳爆雷管和塑料導(dǎo)爆管。

② 起爆網(wǎng)絡(luò)中采用簇聯(lián)方式。

2.1.3掏鑿眼設(shè)計(jì)

使用YT-28型風(fēng)鉆的楔形掏槽。當(dāng)掘進(jìn)每循環(huán)進(jìn)尺大于2.5～3.5m時(shí)，采用復(fù)式楔形掏槽，上下或左右布置兩層掏槽孔。

裝藥集中度1.3kg/m～1.4kg/m。掏槽孔底部裝藥高度為1/3孔深，炮孔堵塞長(zhǎng)度為1/3抵抗線，孔內(nèi)口部裝藥線密度為底部裝藥的0.4倍。內(nèi)外層上的孔采用隔斷微差起爆，時(shí)差50ms，同層的孔用同段雷管。

2.2 光面爆破

光面爆破設(shè)計(jì)不僅要嚴(yán)格控制周邊孔的鉆爆參數(shù)，還要考慮臨近周邊孔的參數(shù)。周邊孔光面爆破的主要參數(shù)有：孔徑Φ，藥徑d，線裝藥密度q，最小抵抗線w，孔間距a。

采用YT-28式鑿巖風(fēng)槍鉆孔，成孔孔徑為Ф40～42mm；炸藥選用光爆專用小藥卷Ф20mm和少量Ф25mm藥卷；線裝藥密度取0.2～0.25kg/m，底部20～40cm線裝藥密度為0.5kg/m；最小抵抗線w選0.9m，孔間距a取0.75倍的最小抵抗線，即0.68m；炮孔堵塞長(zhǎng)度為25cm。

根據(jù)以上周邊孔和輔助孔參數(shù)的選定，當(dāng)周邊炮眼深度為2.5m和3.5m深度時(shí)，各周邊孔單孔裝藥量分別為0.5kg和0.9kg，而鄰近周邊孔的輔助眼，各單孔裝藥量分別為2.1kg和3.15kg，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式v=70Q0.7/R1.5計(jì)算結(jié)果，炮孔爆破裂隙區(qū)半徑分別為0.7m、0.9m、1.4m和1.7m。

2.3周邊孔鉆孔超欠挖的控制

除嚴(yán)格控制周邊眼的裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)外，主要是周邊炮孔的外插角θ，開口位置e和鉆孔深度L，它們與超欠挖高度（h）有如下關(guān)系：

θ和e主要取決于司鉆工的操作水平和所采用鉆機(jī)的鉆桿根部外緣高度，一般為5～7cm。平均線性超挖值控制在10cm以內(nèi)，將e值控制在3cm范圍內(nèi)，鉆孔時(shí)先定位，后鉆孔。采用風(fēng)鉆時(shí)L值分別控制在3.5m～2.5m以內(nèi)。θ值控制范圍在2°±0.8°（鉆孔深度為3.5m時(shí)）和2.8°±1.1°（鉆孔深度為2.5m時(shí)）。

3 噴射混凝土

初期支護(hù)噴混凝土采用濕噴機(jī)，對(duì)于混凝土中速凝劑的用量，一般要求其摻量為水泥重量的2%～4%，初凝不大于5min，終凝不大于10min。

噴射混凝土配比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

a.盡量不使用堿性較強(qiáng)的速凝劑，如須采用，在骨料的選擇上，加強(qiáng)檢測(cè)，避免采用能產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)的品種。

b.在混凝土配比中，粗骨料粒徑越大，回彈越多；但粒徑過小，易引起堵塞，粗骨料率一般在2.3～3.1之間。

噴射基面的處理對(duì)保證噴混凝土與圍巖緊密附著是非常重要的，因此，前期處理應(yīng)按如下步驟實(shí)施：

①有流動(dòng)的滲漏水面要進(jìn)行排水處理。

②檢查巖面鋼筋網(wǎng)（加上排水盲管）的安設(shè)情況，防止噴射作業(yè)中發(fā)生位移。剛度較大的鋼筋網(wǎng)片發(fā)生振動(dòng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致已形成的噴射砼體產(chǎn)生局部開裂現(xiàn)象。

混凝土噴射機(jī)安裝調(diào)試好后，在料斗上安裝振動(dòng)篩（篩孔10mm），以避免超粒徑骨料進(jìn)入噴射機(jī)；用高壓水沖洗干凈受噴圍巖面，而后即可開始噴射混凝土。送風(fēng)后調(diào)整風(fēng)壓，使之控制在0.45～0.7MPa之間。

噴射混凝土層的厚度控制，可采用標(biāo)樁法或激光斷面儀測(cè)量法等。

噴射作業(yè)分片進(jìn)行，可按照先邊墻后拱腳，最后噴射拱頂?shù)捻樞蚴﹪?。噴前先找平受噴面的凹處，再將噴頭成螺旋形緩慢均勻移動(dòng)，每圈壓前面半圈，繞圈直徑約30cm。

4 鋼筋網(wǎng)施工

鋼筋網(wǎng)一般在初噴混凝土、錨桿完工之后安設(shè)，施工時(shí)網(wǎng)片要緊貼初噴面，混凝土保護(hù)層厚度必須滿足設(shè)計(jì)要求。施工時(shí)，鋼筋必須經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)性能合格；鋼筋網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與錨桿間采用電焊焊接牢固，網(wǎng)片間用鐵絲扎緊或焊接，在噴射作業(yè)時(shí)不得走動(dòng)；鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)隨混凝土初噴面起伏，并與壁面貼緊；復(fù)噴混凝土后，將鋼筋網(wǎng)完全覆蓋，且要有3～5cm的保護(hù)層。

5 襯砌施工

5.1 底板、仰拱及仰拱填充混凝土施工

本隧道Ⅱ級(jí)圍巖隧道采用曲墻無仰拱襯砌斷面形式，隧道底板設(shè)計(jì)厚度30cm；Ⅲ～Ⅴ級(jí)圍巖隧道均采用曲墻有仰拱襯砌斷面形式，要保證仰拱有足夠的強(qiáng)度和剛度，仰拱矢跨比按1/12控制；采用仰拱先行的原則；仰拱填充與仰拱分開施作。

底板、仰拱不能欠挖。當(dāng)圍巖級(jí)別較低時(shí)，盡可能使用風(fēng)鎬進(jìn)行清底開挖，必須爆破時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制裝藥量；超挖部分一般用同標(biāo)號(hào)的混凝土灌筑。

混凝土施工時(shí)分段立模灌筑，分段長(zhǎng)度與襯砌臺(tái)車長(zhǎng)度基本保持一致。灌筑仰拱混凝土?xí)r，使用混凝土大樣的樣板，每間隔2m設(shè)置一個(gè)，以檢查和控制仰拱斷面。灌筑時(shí)采用低塑性混凝土，由仰拱中心向兩側(cè)擴(kuò)展。

5.2 隧道二次襯砌混凝土施工

出口二次襯砌混凝土施作，配備12m長(zhǎng)全斷面液壓襯砌模板臺(tái)車。襯砌臺(tái)車在工序上形成防水、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)一條流水線。

洞身二次襯砌均在初期支護(hù)收斂變形趨于穩(wěn)定后施作，采用HBT60型混凝土輸送泵配合自行式液壓模板臺(tái)車全斷面施工，洞外設(shè)60m3/h混凝土自動(dòng)計(jì)量拌和站集中生產(chǎn)，采用二次攪拌，混凝土運(yùn)輸車運(yùn)送混凝土至施工現(xiàn)場(chǎng)，由混凝土輸送泵壓入模板內(nèi)，插入式振搗棒配合臺(tái)車所掛附著式振搗器搗固。

灌注混凝土從新舊混凝土接茬處開始均勻分布灌注，最后在單元體中間位置進(jìn)行擠壓泵送灌注，待混凝土自擋頭板擠出漿來時(shí)，穩(wěn)壓持續(xù)幾分鐘，看混凝土是否灌滿，如穩(wěn)定壓力不能再灌入時(shí)，說明拱頂已灌滿，若穩(wěn)定壓力仍能灌入，則穩(wěn)壓持續(xù)到不能灌入為止。

6 結(jié)束語

通過對(duì)以上主要工序進(jìn)行了嚴(yán)格的技術(shù)控制，和坪鐵路小嶺隧道工程合格率達(dá)到100%，優(yōu)良率98%，完全滿足了設(shè)計(jì)要求。