上臺(tái)階弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法施工工藝流程
[關(guān)鍵詞]：千枚巖隧,應(yīng)用
1．工程概況
我公司施工的京�？蛯ｉ}贛段Ⅰ標(biāo)（DK365+667～DK376+759）位于江西省婺源縣境內(nèi)，段內(nèi)共有隧道七座，隧道總長(zhǎng)3044m，最長(zhǎng)799m，最短144m。隧道圍巖均以千枚巖為主，節(jié)理多為豎向節(jié)理。隧道洞口表層多為粉質(zhì)粘土，硬塑，厚約1.5～4.2m。下伏千枚狀粉砂巖，全～弱風(fēng)化，全風(fēng)化層厚約2.0～5.0m，強(qiáng)風(fēng)化層厚約2.0～11m，下為弱風(fēng)化，局部石英脈充填，巖層產(chǎn)狀為90°∠55°，巖質(zhì)較軟，巖體破碎，節(jié)理發(fā)育，地下水主要為孔隙水，較發(fā)育。洞身地段圍巖為千枚狀粉砂巖，弱風(fēng)化，局部石英充填或含絹云母，巖層產(chǎn)狀為90°∠55°，巖質(zhì)較軟，巖體較完整，節(jié)理較發(fā)育，地下水主要為基巖裂隙水。
本地區(qū)雨水季節(jié)較長(zhǎng)，植被豐富，巖層的裂隙發(fā)育，隧道開(kāi)挖過(guò)程中裂隙水較多，對(duì)初期支護(hù)的支護(hù)時(shí)間要求較高。
2．施工方案的選擇
2.1千枚巖的特性
千枚巖是一種顯微變晶片理發(fā)育面上呈絹絲光澤的低級(jí)變質(zhì)巖。強(qiáng)風(fēng)化千枚巖，礦物成分以泥質(zhì)為主，多呈薄層狀構(gòu)造，局部頁(yè)理發(fā)育，節(jié)理裂隙極為發(fā)育，多切割呈碎塊狀或薄片狀，整體性差，強(qiáng)度低，工程地質(zhì)性狀較差。受礦物成分及風(fēng)化程度的影響，新開(kāi)挖出露的強(qiáng)風(fēng)化千枚巖，遇水易軟化崩解，加速其風(fēng)化。弱風(fēng)化層為青灰色、灰綠色，鱗片變晶結(jié)構(gòu)，巖體較完整，節(jié)理裂隙發(fā)育。千枚巖對(duì)水的敏感性強(qiáng)，遇水軟化。
2.2千枚巖地層隧道施工現(xiàn)狀
目前千枚巖隧道多采用傳統(tǒng)的鉆爆法施工，爆破后造成隧道超挖嚴(yán)重，擴(kuò)大了施工斷面，對(duì)隧道的施工留下了不同程度的安全隱患，增加了初期支護(hù)的工程量投入和施工工序時(shí)間的延長(zhǎng)。
2.3施工方案選擇
設(shè)計(jì)要求，隧道洞口淺埋段采用六步CD法、四步CD法施工，洞身多采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法施工。但根據(jù)公司以往施工經(jīng)驗(yàn)，六步CD和四步CD法施工，每月循環(huán)進(jìn)尺為35m，而我公司京�？蛯ｉ}贛段Ⅰ標(biāo)（DK365+667～DK376+759）工程位于架梁主線上，如果采用六步CD法、四步CD法施工無(wú)法滿足架梁工期要求。對(duì)此，我公司根據(jù)類似地質(zhì)巖性的隧道施工方法比較，在既有弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土開(kāi)挖法的基礎(chǔ)下新改進(jìn)采用上臺(tái)階弧形預(yù)留核心土開(kāi)挖法進(jìn)行本標(biāo)段隧道施工。
3．上臺(tái)階弧形預(yù)留核心土法施工工藝及操作要點(diǎn)
3.1施工工藝（見(jiàn)施工工藝流程圖1）
3.2施工步驟及操作要點(diǎn)
3.2.1施工步驟（圖2）
3.2.2施工操作要點(diǎn)
第1步上部弧形導(dǎo)坑開(kāi)挖：
在拱部超前支護(hù)后進(jìn)行，環(huán)向開(kāi)挖上部弧形導(dǎo)坑，預(yù)留核心土，核心土長(zhǎng)度為3～5m，寬度為隧道開(kāi)挖寬度的1/3～1/2。（注：因?yàn)槭乔稁r，在斷面修整時(shí)，將核心土順便挖成2臺(tái)階型，方便下道工序施工。）隧道上部開(kāi)挖高度控制在3.8m左右，核心土的預(yù)留高度為2～2.2m。
�。�1）開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不得超過(guò)1榀拱架，開(kāi)挖后立即初噴3～5cm混凝土。
�。�2）上臺(tái)階開(kāi)挖矢跨比應(yīng)大于0.3，開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，架設(shè)鋼架，
（3）在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°打設(shè)鎖腳錨管，鎖腳錨管與鋼架牢固焊接，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。
第2、3步上臺(tái)階核心土及左、右側(cè)中臺(tái)階開(kāi)挖：
（1）開(kāi)挖進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不得超過(guò)1.5m，
�。�2）開(kāi)挖高度一般為3.8m，左、右側(cè)臺(tái)階錯(cuò)開(kāi)2～3m，
�。�3）開(kāi)挖后立即初噴3～5cm混凝土，及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，接長(zhǎng)鋼架，
�。�4）在鋼架墻腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°打設(shè)鎖腳錨管，鎖腳錨管與鋼架牢固焊接，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。
第4、5步左、右側(cè)下臺(tái)階開(kāi)挖：
�。�1）開(kāi)挖進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不得超過(guò)1.5m，開(kāi)挖高度一般為3.2m，
�。�2）左、右側(cè)臺(tái)階錯(cuò)開(kāi)2～3m，開(kāi)挖后立即初噴3～5混凝土，及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，接長(zhǎng)鋼架，
�。�3）在鋼架墻腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°打設(shè)鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。
第6步隧底開(kāi)挖：
（1）每循環(huán)開(kāi)挖長(zhǎng)度宜為2～3m，開(kāi)挖后及時(shí)施作仰拱初期支護(hù)，
�。�2）完成兩個(gè)隧底開(kāi)挖、支護(hù)循環(huán)后，及時(shí)施作仰拱，
�。�3）仰拱分段長(zhǎng)度宜為4～6m。
4．施工中注意事項(xiàng)及關(guān)鍵技術(shù)控制
千枚巖隧道是典型的軟弱圍巖隧道，圍巖強(qiáng)度較低，節(jié)理裂隙發(fā)育破碎，自穩(wěn)能力差。爆破開(kāi)挖震動(dòng)對(duì)其產(chǎn)生巖石松動(dòng)圈影響大，從而造成隧道超挖嚴(yán)重，施工成本迅猛增長(zhǎng)，施工安全難以控制。在施工中，我公司對(duì)千枚巖隧道主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行控制。
4.1控制爆破開(kāi)挖
通過(guò)對(duì)千枚巖地層的巖石結(jié)構(gòu)和具體的其他地質(zhì)條件的分析，并結(jié)合以往的千枚巖爆破經(jīng)驗(yàn)，在千枚巖地質(zhì)條件下的隧道爆破施工中，爆炸的應(yīng)力波對(duì)巖石的破壞作用主要集中在保障的周?chē)^近地區(qū)，并且對(duì)掩飾的損失也主要是體現(xiàn)在對(duì)巖石的力學(xué)性能惡化完整性損傷方面。從爆炸的振動(dòng)幅度來(lái)看，對(duì)千枚巖進(jìn)行爆破時(shí)，往往最大的振動(dòng)速度都是出現(xiàn)在爆破拱頂垂直方向和起拱處的水平方向上。
在施工中我們通過(guò)對(duì)千枚巖隧道的掘進(jìn)開(kāi)挖爆破效果及其影響因素的分析，利用現(xiàn)有定向斷裂爆破技術(shù)，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)爆破隧道周邊部位的鉆眼，同時(shí)選取合適的炸藥品種、裝藥結(jié)構(gòu)及裝藥系統(tǒng)，在適宜的掏槽形式下，基本上達(dá)到預(yù)期的爆破目的。
4.2控制扒碴
千枚巖隧道爆破后很難達(dá)到硬巖的光爆效果，開(kāi)挖輪廓線一般為鋸齒形，采用普通的挖機(jī)進(jìn)行扒渣，斗齒清理斷面經(jīng)常會(huì)擾動(dòng)臨空面的破碎巖石，從而造成局部超挖。經(jīng)過(guò)技術(shù)人員的細(xì)心琢磨，在挖機(jī)斗齒增加一鋼套。鋼套采用2塊16mm鋼板對(duì)焊成三角形，大小剛好能容下斗齒。在扒渣時(shí)將以前的斗齒與圍巖接觸更改為鋼板與圍巖接觸，致使修整完的斷面平順，特別是在仰拱施工過(guò)程中，不但能有效的控制仰拱超挖，還能解決以往采用挖機(jī)無(wú)法清理干凈隧底虛渣的煩惱。
4.3初期噴射混凝土支護(hù)
千枚巖遇水變形快，易變軟。我公司施工的幾座隧道裂隙水均很發(fā)育，隧道開(kāi)挖后經(jīng)常出現(xiàn)滴水現(xiàn)象，在施工中我們加強(qiáng)了初噴砼的質(zhì)量控制，不但控制了千枚巖的掉塊現(xiàn)象，而且為隧道下循環(huán)周邊眼鉆爆贏得了空間。
4.4加強(qiáng)鎖腳錨管的質(zhì)量控制
鎖腳錨管連接鋼拱架，在初期支護(hù)過(guò)程中受拉應(yīng)力作用，它能有效阻制鋼架下沉、外移。因此在施工中有效控制鎖腳錨管的施工質(zhì)量，特別是上臺(tái)階鎖腳錨管，可有效地減少圍巖變形。
4.5加強(qiáng)隧道監(jiān)控量測(cè)和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作
千枚巖隧道屬典型的軟弱圍巖隧道。加強(qiáng)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)能為后期隧道安全施工提供有效依據(jù)。監(jiān)控量測(cè)是軟弱圍巖隧道安全施工的“眼睛”，是判斷結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、指導(dǎo)軟弱圍巖隧道安全施工“最重要”的信息化手段。在施工中，我公司設(shè)立專業(yè)監(jiān)控量測(cè)小組，一直堅(jiān)持監(jiān)控量測(cè)工作，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和后期二次襯砌提供了有效數(shù)據(jù)。
5．結(jié)束語(yǔ)
京�？瓦\(yùn)專線閩贛Ⅰ標(biāo)三工區(qū)千枚巖隧道施工中采用控制爆破及上臺(tái)階弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土開(kāi)挖法施工，取得了較好的效果，有效地解決了隧道超挖嚴(yán)重的現(xiàn)象，降低施工成本。同時(shí)施工中將普通挖機(jī)進(jìn)行改裝，進(jìn)行扒碴技術(shù)，從而解決了千枚巖隧道局部超挖的問(wèn)題，使修整完的斷面平順，特別是在仰拱施工過(guò)程中，不但能有效的控制仰拱超挖，還能解決以往采用挖機(jī)無(wú)法清理干凈隧底虛渣的煩惱。上臺(tái)階弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土開(kāi)挖方法為我公司在既有弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土開(kāi)挖法新改進(jìn)的施工方法，此施工方法有效地解決了千枚巖隧道超挖問(wèn)題，為以后類似圍巖隧道施工提供施工經(jīng)驗(yàn)及參照。
[參考文獻(xiàn)]
1、《鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》TZ地204-2008
2、《高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》（鐵建設(shè)[2010]241號(hào)）
3、《高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（TB10753-2010）
