浅谈南钦铁路花甲山隧道V级围岩洞身施工

杨文显

摘 要：本文结合南钦铁路花甲山隧道洞身V级围岩的施工实践，就客运专线铁路隧道洞身在岩质较差情况下施工主要工序和技术控制进行了阐述。

广西沿海铁路南宁至钦州北段扩能改造工程1标，花甲山隧道是本线最长隧道，也是本标段的重点控制工期工程。该隧道位于南宁市大塘镇，穿越地区为侵蚀剥蚀低山丘陵区，穿越东西向展布的脊状山梁。地面高程159～260m，最大埋深约155m，自然坡度20～50°，局部陡峻，植被发育。隧道洞身全部处于直线段内，全隧线路纵坡设计为5.1‰的单面下坡。

花甲山隧道围岩以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主，隧址区地质条件较复杂，洞身位于十万大山复式向斜展布地区，大塘～新安向斜核为其核部，附近岩层产状局部扭曲较多，岩体被节理切割成碎块状，对围岩稳定影响较大。隧道洞身段采用新奥法原理组织施工，Ⅲ、Ⅳ级围岩采用台阶法，Ⅴ级围岩段一般地段采用大拱脚台阶法施工，Ⅴ级围岩全风化段、偏压地段、断层破碎带段采用中隔壁法施工，各级围岩均采用锚喷初期支护，拱墙一次衬砌，仰拱超前二次衬砌施作。现重点就Ⅴ级围岩段施工进行阐述。

根据设计情况，隧道Ⅴ级围岩一般地段、断面内地层为上软下硬时的V级围岩地段采用大拱脚台阶法施工；Ⅴ级围岩全风化段、偏压地段、断层破碎带段采用CRD法、中隔壁法施工。施工遵循短开挖、弱爆破、勤量测、支护及时封闭成环的原则。

1 CRD法 （交叉中隔壁法）施工

1.1利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁φ42超前小导管及导坑侧壁φ22超前锚杆；开挖左拱①部，并扩大拱脚0.6m，设置I20b斜撑；喷8cm厚混凝土封闭掌子面；施作①部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，安设钢筋网，架立I20b型钢钢架和临时钢架及横撑A，并喷混凝土封闭形成临时仰拱，大拱脚处设置锁脚斜向锚管，锚管采用φ42钢花管，长6m，每处2根；钻孔设置系统锚管后复喷混凝土至设计厚度。

CRD（交叉中隔壁）法施工工序横断面

1.2开挖左侧边墙②部，导坑周边部分初喷4cm厚混凝土，安设钢筋网，接长型钢钢架和临时钢架B，必要时安设横撑B'并喷混凝土封闭；钻孔设置系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

1.3利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁φ42超前小导管；开挖右拱③部，并扩大拱脚0.6m，设置I20b斜撑；喷8cm厚混凝土封闭掌子面；施作③部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，安设钢筋网，架立型钢钢架及横撑C，并喷混凝土封闭形成临时仰拱。大拱脚处设置锁脚斜向锚管，锚管采用φ42钢花管，长6m，每处2根；钻孔设置系统锚管后复喷混凝土至设计厚度。

1.4开挖右侧边墙④部，导坑周边部分初喷4cm厚混凝土，安设钢筋网，接长型钢钢架，并施作导坑周边的初期支护，必要时安设横撑 C'并喷混凝土封闭；钻孔设置系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

1.5在滞后于④部一段距离后，弱爆破开挖隧底⑤部；隧底周边部分初喷4cm厚混凝土；接长临时钢架D，复喷混凝土至设计厚度；拆除下部横撑 B'、 C'，核查基底情况，安设型钢钢架之仰拱单元，使之封闭成环。

1.6根据监控量测结果分析，按D、B、C、A顺序依次拆除临时钢架及上部临时横撑；灌筑Ⅵ部边墙基础与仰拱，仰拱利用栈桥整幅灌筑。

1.7待仰拱混凝土初凝后灌筑仰拱填充Ⅶ部至设计高度。

1.8清理好初期支护基面，初期支护与二次衬砌之间拱墙铺设防水板加无纺布。二次衬砌背后设环、纵向透水盲管。根据监控量测结果分析，待围岩和初期支护变形基本稳定后，利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅷ部衬砌（拱墙衬砌一次施作），并于拱顶预埋PVC注浆管。

1.9待混凝土达到设计强度后，进行充填注浆。

2 CD法 （中隔壁法）施工

中隔壁法施工是将隧道断面分成左右两侧两大部分开挖，先在隧道一侧采用台阶法自上而下分层开挖，待该侧初期支护完成，且喷射混凝土达到设计强度70%以上时，再分层开挖隧道另一侧。开挖面前后距离错开8～15m左右。导坑采用钻爆法短台阶开挖。上断面台阶长度8～15m，掌子面至仰拱支护封闭长度不超过20m或根据量测结果确定，导坑外侧拱部采用Φ22砂浆锚杆超前支护，网喷混凝土、锚杆、钢架初期支护，开挖后立即架设拱架、挂网、打锚杆、喷混凝土至设计厚度。

临时支护拆除方法：待围岩变形基本稳定后，在支护变形观测指导下，用火焰切割法逐段拆除内壁钢支撑，立即铺设防水板、浇筑仰拱及填充，全断面浇筑拱墙混凝土，尽早将二衬封闭成环。

3 大拱脚台阶法施工

大拱脚台阶法施工工序横断面

根据Ⅴ级围岩不同的地质情况，大拱脚台阶法可采用弧形导坑预留核心土短台阶或三台阶施工，本标段隧道工程计划采用大拱脚弧形导坑预留核心土短台阶法施工。

3.1施作大管棚或超前小导管，采取上弧导预留核心土短台阶开挖 拱部①部，扩大拱脚1m；喷10cm厚混凝土封闭掌子面；施作①部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，安设钢筋网，架立I20b型钢钢架及拱脚斜撑。于两侧各设置4根φ42锁脚锚管；大拱脚处采用C20混凝土回填密实，其余复喷混凝土至设计厚度。

3.2在承载拱的支护下，分别开挖中台阶②、③部，扩大拱脚1m；喷8cm厚混凝土封闭掌子面；以一定的时间差进行中台阶边墙初期支护，使同一断面处暴露开挖面仅限于一侧，导坑周边初喷4cm厚混凝土，安设钢筋网；接长型钢钢架，安设脚部斜撑，并于两侧各设置2根φ42锁脚锚管；大拱脚处采用C20混凝土回填密实，钻孔设置系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

3.3在完成上中台阶支护后，分段左右开挖下台阶马口④、⑤部并施作导坑周边的初期支护，步骤同工序⑵。

3.4分部开挖中部上、中、下台阶预留土。

3.5在滞后于⑥部一段距离后，开挖隧底⑦部；隧底周边部分初喷4cm厚混凝土，安设型钢钢架之仰拱单元，使之封闭成环；复喷混凝土至设计厚度。

3.6灌筑Ⅷ部边墙基础与仰拱。仰拱利用栈桥整幅灌筑。

3.7待仰拱混凝土初凝后灌筑仰拱填充Ⅸ部至设计高度。

3.8清理好初期支护基面，初期支护与二次衬砌之间拱墙铺设防水板加无纺布。二次衬砌背后设环、纵向透水盲管，利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅹ部衬砌（拱墙衬砌一次施作），并于拱顶预埋PVC注浆管。

3.9待混凝土达到设计强度后，进行充填注浆。

3.10施工注意事项

①隧道施工均采用弱爆破或人工机械法法开挖，加强工序管理，支护紧跟，及时封闭成环。

②钢架施工按《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》办理，且钢架之间纵向连接钢筋及时施作并连接牢固。

③二次衬砌拆模时侧模应在混凝土强度达到2.5MPa以上，方可拆除。二次衬砌在初期支护变形稳定前施工时，底模拆模时的混凝土强度达到设计强度的100%；在初期支护变形稳定后施工的，底模拆模时的混凝土强度应达到8MPa。

4 结语

通过对以上关键环节进行了严格的技术控制，南钦铁路花甲山隧道洞身V级围岩的施工合格率100%，完全满足了设计要求。