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1、世 界 隧 道2 0 0 0年增刊 ( 1 0 1 -1 0 7 ) 曾家坪 1 #大跨车站隧道施工技术 庄金波 ( 铁道部隧道工程局 薛书琢 洛阳 4 7 1 0 0 9 ) 摘要本丈介绍了甘家坪1 #大跨车站隆道在堆积体中 的施工技术。 该陇遭通过方案比选。 确定了 双侧壁 导 坑今工方法， 以多 种t a d 为 蓝 拉手 段指导施工， 并对 施工 全过 权 进行 动态 甘 理. 根据监浏结果 及时 调整围岩支 护参获和施工方法， 对花工中出 现的问 题采取有效措施， 及时解决.本文系 统总结了 大 玲随透在堆积体中 修建的 经脸及应注愈的问翅 关 . 词大 跨 陇 道堆 积 体rA 工
2、监 吟 。 . 前官 资料表明， 国内目 前已建成的大跨度铁路隧道 的地质条件一般均在， 类围岩或皿 类以上， 在 I 类 围岩尤其是岩堆体中修建多线、 大跨、 浅埋隧道尚无 前例。 内昆线水( 富) 昭( 通 段曾家坪1 #大跨、 偏压 隧道能在岩堆中成功修建， 标志着铁路隧道修建技 术迈上了一个新台阶。 2 工程概况 曾家坪 1 #隧道全长 2 5 6 3 m ( D K 2 9 1 + 1 8 7 一 D K 2 9 3 + 7 5 0 ) 。 因受地形限 制， 曾家坪车站昆明端站 线被迫伸人曾家坪 1 #隧道进口， 形成三线及喇叭 口陇道长4 1 3 m。以D K 2 9 1 +4 5
3、 6 断面划分， 三线隧 道长2 6 9 m， 其开挖宽度2 0 . 6 8 m, 高度1 3 . 8 3 m， 高跨 比0 . 6 7 。 喇叭口隧道长1 4 4 m， 其余2 1 5 0 m为单线隧 遭( 如图1 所示) 。 洞口段陇道埋深3 - 1 5 m, 洞 口 处于山沟边， 地形横坡 1 , 1 . 2 ， 并处于大陡凌空面 L。 一 一 一 一 . 气一 一 - J 习 . . _二立 _ _ _ . 一二竺 泣的段1如 图 I 曾家坪 1 tty l is站线段平面布2 该隧道进口段9 0 m位于岩堆体地层中， 其成分 以块石土为主， 砂枯土填充。堆积体下发育一断层， 以 1
4、0 0 倾角向隧道大里程方向延伸， 在渡线以后逐 渐向洞顶转移， 其结构为上硬下软， 后部为上软下 硬. 三线段与渡线段处于断层破碎带( 含影响带) 中， 其结构为上半部为角砾岩， 以块状灰岩、 泥质灰岩为 主， 胶结松散， 自毯能力差; 下部 3 -5 m为断层泥， 局部因断层泥丽水作用而形成上升泉 隧遭总涌水1R Q =1 5 6 2 8 m / d ， 其中D K 2 9 1 + 1 8 7 - D K 2 9 1 + 3 5 0 段涌水 1 2 8 0 m / d ; D K 2 9 1 + 3 5 0 -D K 2 9 2 +2 2 0 段为 4 2 1 6 m / d 3 施工方法
5、选择 3 . I 采用数位分析法进行计算分析 按荷载一结构法计算分析， 围岩和喷混凝土用 四结点单元模拟， 杆单元模拟锚杆， 采用等效刚度法 简化钢支撑结构. 并加人喷混凝土中。 边界条件按浅 埋陇道， 上边界为自由边取自地表， 另三边为约束 边。 约束边至润中心距为洞平均直径的5 倍， 两侧受 水平约束， 底边受竖向约束， 计算参数根据具体地质 条件和设计支护参数确定。计算结果见图2 . 计算分析表明， 底脚和侧壁应力集中， 产生较大 松弛底压。 底脚和侧壁松弛范围较大， 在1 类围岩 条件下， 采用台阶法在相同支护条件下， 侧壁出现塑 性破坏; 设置仰拱后， 底脚处的塑性区范田变小， 说
6、明先修仰拱及早封闭结构， 对提高底部承载力， 稳定 整个隧道结构具有重要作用。在II 类围岩计算条件 下， 双侧壁导坑法支护结构各截面均能满足要求， 并 且有较大的安全储备。 综上所述， 双侧壁导坑法能较好地满足各种基 本条件， 保证围岩的稳定性及隧道施工的安全性， 故 采用双侧壁导坑法施工方案。 3 . 2 双侧壁导坑法施工工序( 见图3 ) 1 01 世 界 隧 道 1 步 开 抢 文护 阶法 4 步开挖支护 1 . 2 步 开抢 文护 3 、 4 步开 艳丈 护 步开 抢支护 双侧壁导坑法 1 . 2 步开 抢文护 中壁法 3 . 步开 抢支护 5 步开绝丈 护 图2 大跨隧道开挖稳定状
7、态及塑性区城图 月角小， ， 卞翻牛，了川鑫阵 卞|1.I钊|车 图3 双侧璧导坑法施工工序 3 . 21 施工顺序 ( 1 ) 左导超前， 先施作超前小导管并注桨， 开挖 1 , 2 部， 在2 部底设一道H 1 8 工字钥临时横撑; ( 2 ) 开挖左导3 , 4 部， 使4 部及时封闭成环; ( 3 ) 斑注仰拱棍段土 v7 3 ( 4 ) 待左导开挖1 5 m后， 进行右导开挖。6 , 7 部 同左导 1 , 2 部, 8 , 9 部同左导3 , 4 部; ( 5 ) 范注右导仰拱馄提土( x ) ; ( 6 ) 注往左、 右导边靖棍砚土( X, M) ; ( 7 ) 边靖们筋视提土施
8、作完毕后开挖中润 1 3 ; ( 8 ) 灌注拱部混凝土 XN; ( 9 ) 开挖中桐 1 5 ; ( 1 0 ) 开挖中润仰拱 1 6 ; ( 1 1 ) 油注仰拱混凝土X9 1 . 3 . 2 . 2 主要施工支护选择 拱部小导管住浆: 笋 4 2 小导管, I =3 . 5 m, 纵向 间距 2 m， 环向间距 0 . 4 m; .1 0 2 . 格姗钢架: 主格橱 2 5 c m X 2 0 c m， 内壁格栅 2 0 c m X 1 5 c m， 格栅间距均为0 . 5 m; 系统锚杆: WT D 2 5 锚杆， l m X l m布置; 锁脚锚杆: $ 4 2 钢花管, L =3
9、. 5 m， 注浆加固; 喷混凝土: C 3 0 , 3 . 3 衬砌方法 为避免开挖出碴、 进料相互干扰， 确保混凝土质 t， 衬砌采用组合模板台车， 泵送混凝土。整个系统 包括 2 个挂板台架、 2台边墙台车及拱部台车。 4 施工 4 . 1 洞口 段及左、 右导上那开挖 首先对洞口坡面进行锚+网+喷混凝土加固， 并在开挖轮邢线外侧打超前小导管。左导1 部开挖 1 5 m后， 进行右导 1 部开挖及左导2 部开挖， 二件 进行 地表注浆。 在施工过程中， 通过监测数据反映， 初期支护结 构受力大， 地表下沉明显。 当左导1 部开挖2 9 m、 右 导 1 部开挖 2 5 m、 左导 2 部
10、开挖仅 S i n时突然出现 洞顶地表开裂， 裂缝宽 6 - l O mm; 边仰坡喷混凝土 受挤压开裂， 错动 1 5 c m ; 2 2钢筋弯曲变形上拱 1 2 c m; 洞内 D K 2 9 1 十2 0 。处喷混凝土环 向开裂 1 3 m m ; 隧道右侧距中线 2 5 m处出现2 条裂缝， 裂缝 宽达5 - l o c m( 图4 , 图5 ) e 经分析， 确定以下整治措施: ( 1 ) 泪内开裂处加设格姗套拱; ( 2 ) 洞口段纵向5 5 m, 隧道中线左侧 I 5 m、 右侧 2 5 m范围进行地表深孔注浆加固; 庄金波， 薛书琢: 曾家坪 1 #大跨车站隧道施工技术 位移
11、( . 00n 852 月11.志 口里扭: n门U内1 963 iL 旦 图 4 地表开裂平面示意图 二; 别 图s 地表下沉、 土体纵向水平位移历时曲线图 图7 ) , 临时支撑H 1 8 工字钢严重弯曲， 内壁中部喷 混凝土开裂。 / 1 5 2 9 时间 哎 d 及采 取 拍 沈 后 浇 注 润下御 50100 藻 1 50 困 爪计位移 图5 地表开裂与喷混凝土开裂位置对应图 ( 3 ) 加固参数, 7 5 钢花管， 1 5 5 5 m, 1 . 5 m X 1 . 5 m 梅花布孔， 注水泥砂浆， 注浆压力 。 . 1 一 0 . 5 MP a , 实施中由于岩堆体中空隙甚大， 多
12、台钻机同时 作业造成洞内初期支护面喷水。对成孔后钢管桩注 浆时， 无压状态吃浆量大大， 同时洞内出现环向开 裂 。 对地表注浆作如下调整， 钻机由1 2 台减少到4 台， 隧道两侧各 2台; 先施工隧道两侧各 3 排钢管 桩， 待钢管桩施作后进行1 , 2 部开挖， 与此同时再逐 渐向中间及右伪钻孔施工; 对洞内环向开裂处采取 加固环措施。 通过以上措施， 洞内拱顶下沉、 净空收敛、 地表 下沉、 土体位移基本得到控制( 见图6 ) e 4 . 2 左、 右导境下娜施工 为解决工期压力， 保证 1 , 2 部开挖不停， 同时开 挖 3 , 4 部， 在左、 右导 1 , 2 部之间设一横通道，
13、 解决 左、 右导 1 , 2 部出碴、 进料问题。 4 . 2 . 1 左导 3 , 4 部开挖 2 5 m， 右导 3 , 4 部开挖 1 7 m 时出现的问题 收敛变形大， 左导平均累计变形 6 7 m m, 最大 1 0 6 mm; 右导平均累计变形 7 6 mm， 最大 1 3 7 m m( 见 图7 净空水平位移历时曲线图 4 . 2 . 2 原因分析 ( 1 ) 根据 B项量测结果， 拱腰处出现较大压力 ( 0 . 8 MP a ) 区， 最大钢架轴力 9 3 k N( 压力) ; 底脚处 出现拉力区， 最大拉力3 5 k N。证明施工过程中底脚 和边绮松弛范圈较大， 产生较大的
14、松弛底压; ( 2 )导洞下部开挖后， 开挖高度 1 1 . 9 m, 跨度 7 . 5 m, 呈岌高形， 根据侧向土压力理论. 中部土体开 挖扰动后将对丙壁产生较大的水平侧向压力; ( 3 ) 3 部开挖过程中， 一次拉槽过长， 横撑未能 及时架设。 2 . 3 改进措施 内壁喷混凝土由 2 5 c m加厚到 3 0 c m. 外壁由 3 0 c m加厚到3 5 c m. 原横撑上增加一道原木支撑， 并 将原横撑( H1 8 工字钢) 纵向连接， 形成衔梁， 以提高 整体刚度。严格控制开挖进尺， 每 6 m即施作仰拱， 灌注底部混凝土， 使初期支护结构及时封闭。 通过以 1 0 3. 世界
15、隧 道 上措施， 有效地抑制了结构的净空位移， 最大累计位 移由 1 3 7 m m减为 4 8 m m， 边墙处 围岩压力由 0 . 8 MP a 减为 0 . 3 MP a . 43 拱却开挖 左导下部开挖3 0 m 、 右导下部开挖 2 1 m后， 开 始进行中洞拱部开挖。 4 . 3 . 1 施工工序 ( 1 ) 打超前小导管注浆加固, I , =3 . 5 m, 环向间 距 4 0 c m, 2 m/ 环; 幻 人工风镐开挖， 个别孤石放小解炮; ( 3 )加设格橱钢架， 打系统注浆钢管， 挂钢筋 网、 焊纵向连接筋。 喷混凝土支护; ( 4 ) 架设临时竖撑每排3 根， 每米一排;
16、 ( 5 ) 开挖8 m即进行拱部二次衬砌施工; ( 6 ) 割除内壁上部格橄后， 用钢丝绳对拉， 纵向 2 m/ 根。 当拱部开挖 3 0 m, 侧导下部开挖约 9 0 。时， 拱 部开挖面前方2 0 M范围内， 侧导内壁2 , 3 部结合处 又出现大范围的喷馄凝土开裂， 钢拱架变形严重。 经 分析， 原因主要有以下方面: ( 1 ) 拱部开挖对围岩再次扰动， 引起开挖面前 方一定范围内围岩应力重新分布， 在此过程中， 内壁 承受二次扰动荷载; ( 2 ) 内壁割除过程中， 结构受力有一个转换过 程。拱部初期支护结构在此过程中将承受较大的垂 直荷载， 也造成一定范围内的应力传递; ( 3 ) 根据二次衬砌 8项t猫结果， 二
