珠三角城际轨道隧道施工超前地质预报关键技术的探讨

张培辉 王正旺 钱治国

（1 广东珠三角城际轨道交通有限公司，广东 广州510308；2 中国铁工建设有限公司，北京102600；3 甘肃交通职业技术学院，甘肃 兰州730070）

1 工程概况

羚山单洞双线长隧道工程是佛肇城际轨道项目本标段控制工程和重难点工程。羚山隧道里程为DK104+131 ～DK106+403，全长2272 米，施工范围起至里程为K104+131 ～DK105+279，全长1148m。隧道进口位于右偏曲线上，曲线半径R=4000m，隧道内曲线长度716.093m，其余地段均位于直线上，隧道内纵坡为人字坡，变坡点里程DK105+100。从隧道进口至出口依次为6‰上坡，坡长945m；4‰下坡，坡长1303m，隧道埋深1.69m ～249.1m。羚山隧道勘察共有Ⅴ级围岩1211 米，Ⅳ级围岩582 米，Ⅲ级围岩479 米。设计采用新奥法施工，复合式衬砌结构，单洞双线，无砟轨道，进口采用斜切式洞门，出口采用双侧挡墙式洞门。初期支护采用锚网喷联合支护体系，喷射混凝土强度等级为C25，防水等级为一级，衬砌混凝土强度等级C35，抗渗等级为P8。

2 工程地质概况

羚山隧道地形为剥蚀丘坡，地层为粉质黏土（Q4dl+el）及泥质砂岩、砂岩（D1 ～2）。地下含水层主要为基岩裂隙水，较发育，有泉点出露，基岩裂隙水受大气降水补给。地下稳定水位埋深3 ～5m。覆盖层厚度变化较大，厚0 ～15m 不等，隧道顶板埋深2 ～249m，隧道洞身穿越地层主要为残积土及泥质砂岩、砂岩的全～中风化层（Ⅳ～Ⅴ级围岩为主）。

3 羚山隧道工程施工方案

3.1 施工方法

羚山隧道采用矿山法原理组织施工，初期支护采用网喷+锚杆+钢格栅(型钢架)的联合支护形式，二次衬砌采用现浇模筑混凝土，根据隧道所穿越的不同地层及埋设深度，分别采用不同的支护参数。

隧道具体施工时，采用钻爆法进行施工。针对不同的岩层采用不同的开挖施工方法，Ⅴ级围岩段采用双侧壁导坑法和三台阶临时仰拱法进行开挖和初期支护施工，超前小导管（洞口大管棚）进行预支护；Ⅳ级围岩段采用三台阶临时仰拱法进行开挖和初期支护施工，Ⅲ级围岩段采用台阶法进行开挖和初期支护施工。运输采用无轨运输方案，装载机机械装碴，大型自卸汽车运输；主洞衬砌采用自行式液压衬砌台车衬砌，混凝土采用输送车运输，泵送入模；主洞顺坡排水利用隧道人字坡排水至洞外；施工用电采用三相五线制，三级配电两级保护，集中供电。隧道通风选用压入式通风机，采用串联式通风。最后中间距离贯通处15m 时进出口相互协调，调整为单向施工贯通，确保施工安全。

3.2 施工顺序和作业空间规划

表1 超前地质预报主要项目表

3.2.1 羚山隧道施工主要顺序

1）施工准备洞口工程；2）开挖及初期支护；3）正洞仰拱及填充；4）正洞防水层；5）正洞二次衬砌；6）水沟电缆槽；7）隧道附属工程。

3.2.2 作业空间规划

羚山隧道进出口进入正洞施工时，洞内作业空间内设置足够的照明和消防设施，洞内风、水管线与供电线路分设在隧道两侧，施工机具设备紧跟施工工作面。施工作业过程，仰拱距离开挖掌子面距离Ⅳ、Ⅴ级围岩段不大于35m，Ⅲ级围岩段不大于90m；二衬距离掌子面距离Ⅴ级围岩段不大于70m，Ⅳ级围岩段不大于90m，Ⅲ级围岩段不大于120m。

4 施工关键技术

羚山隧道开挖遵循 “早预报、管超前、短进尺、弱爆破、强支护、紧衬砌、勤量测”的施工原则，围岩地段主要以大型专用设备为主，形成钻爆、装运、支护、注浆、防水、衬砌等多条主要生产作业线，实现快速化施工。关键工序主要包括：施工测量、超前地质预报、超前支护、钻爆开挖、锚杆、钢架、喷射混凝土、仰拱、结构防排水、二次衬砌和监控量测。

5 隧道的超前地质预报

5.1 超前地质预报项目

隧道施工中的超前地质预报关系到工程安全、质量和进度，超前地质预报是隧道施工中的一个重要环节，作为一项关键工序纳入隧道施工进行管理。

羚山隧道施工超前地质预报主要项目及采用的方法见表1。

综合应用地质分析法、物探法和超前钻孔法，三种方法有机结合，配合应用，发挥各自长处，从不同方面发现异常、揭示异常，组成超前地质预报完整的技术体系。

具体预报方法及实施计划安排见表2。

表2 探测方法及频率表

超前地质预报是隧道施工中的一个重要环节，作为一项关键工序纳入隧道施工进行管理，该项工序在循环中安排见图1。

图1 超前地质预报循环安排示意图

超前地质预报工艺流程如下图2 所示。

5.2 超前地质预报质量控制

为保证羚山隧道安全顺利的实施完成，超前地质预报是一个重要环节，在本段的隧道施工过程中，必须坚定不移的执行超前地质预报工作，把超前地质预报作为隧道施工的一道不可或缺的工序来抓，以超前地质预报的信息做为施工的前提和依据。为此，施工单位成立专门的领导机构和工程技术人员负责超前地质预报的组织实施和协调。

图2 超前地质预报工艺流程图

施工中由专人负责超前地质预报的组织和实施，在施工中随时监控各隧道口的施工地质变化情况，及时按照方案组织超前地质探查。

根据隧道口每天的地质描述情况，整理和完善实际施工围岩地质情况，并与设计单位及时沟通，需要做施工措施的，及时与设计单位协调并采取相应措施。

洞口超前地质预报责任人对本洞口超前地质预报工作负责，在施工中应随时了解设计地质情况，做好现场地质描述，做一部分简单的预报分析，并对施工过程提出建议和加强措施，向超前地质预报负责人上报每日的地质情况描述记录。提出超前地质预报的施作时间及组织本洞口的超前地质预报实施。

[1]铁道部第一勘测设计院.铁路地质工程手册[M].北京:中国铁道出版社,2002.

[2]李隽蓬谢强.铁路工程地质手册[M].成都：西南交通大学出版社,2000.

[3]中华人民共和国建设部.铁路线路设计规范[S].北京：中国计划出版社,2006.

[4]中华人民共和国铁道部.铁路技术管理规程[S].北京：中国铁道出版社,2006.