麻拉寨隧道安全贯通施工技术

赵海红

(中铁十七局集团第三工程有限公司，河北 石家庄 050081)



麻拉寨隧道安全贯通施工技术

赵海红

(中铁十七局集团第三工程有限公司，河北 石家庄 050081)

云贵高原岩溶发育强烈，工程地质复杂,隧道双向掘进，在最后贯通阶段，容易出现突泥、突水、塌方等灾害，必须注意施工方法以保证隧道安全贯通。中铁十七局沪昆项目麻拉寨隧道DK611+055～+085最后30 m贯通段,进口工作面停止掘进，进、出口及时跟进仰拱和二衬；贯通段前24 m由出口工作面采用微台阶加临时仰拱的方法开挖掘进，后6 m先采用超前小导管进行超前支护、后采用留核心土环向开挖法，以每循环1榀钢拱架的施工速度逐步贯通。顺利完成施工，工期效益、经济效益显著。

隧道贯通；不良地质；相向掘进

地下工程穿越岩溶地区的安全施工、不良地质超前预报与突涌水灾害治理等技术,已成为地下工程各个领域未来几十年内需共同面对且亟待解决和攻克的关键科技与工程难题[1]。本文以地处贵州腹地的沪昆客专麻拉寨隧道为对象，研究在穿越岩溶发育区、断层破碎带影响区可能产生岩溶塌陷、突水、突泥等不良地质灾害的情况下，隧道安全贯通施工的方法。

1 工程概况

中铁十七局沪昆项目承建的麻拉寨隧道(DK609+235～DK611+875，全长2 640 m)，隧址区可岩溶及岩溶水发育强烈，岩溶除对隧道稳定性有影响外，其间丰富的岩溶水产生的岩溶塌陷、突水、突泥等不良地质对隧道工程的影响也很大。隧道分成进口、出口两个作业面施工。原设计进出口同时掘进，由于出口地质条件复杂且该处断层多，故由进口主掘进方向至DK611+055，出口施工至DK611+085，中间30 m贯通段最后施工。

麻拉寨出口D1K611+085～+055段穿越都匀断层，线路与断层相交于D1K611+065。受断层影响，设计为Ⅴ级围岩，采用Ⅴc型复合式衬砌。开挖揭示掌子面围岩为强风化白云质灰岩,节理裂隙发育，岩体破碎，局部存在夹泥层，基岩裂隙水发育,局部呈股状水。根据超前地质预报(TSP)揭示：D1K611+085～+055段受断层影响以强风化灰岩为主，围岩节理裂隙发育，岩体破碎，溶蚀发育严重，裂隙水及岩溶水较丰富。尤其以D1K611+084～+069及D1K611+067～+055附近区域围岩节理裂隙极发育，岩体松散破碎，推测该段发育为溶蚀破碎带，局部有泥质物。根据超前地质预报(地质雷达)揭示：D1K611+085～+055段雷达电磁波反射强烈振幅较大，地质异常，推测岩体破碎，开挖后易导致掌子面失稳诱发突水、突泥等不良地质灾害[2]。鉴于麻拉寨隧道岩溶发育、地质复杂，最后贯通阶段必须采用科学合理的方法安全贯通。

2 隧道贯通施工整体方案

隧道进出口双向施工至D1K611+085～+055段最后30 m时，进口工作面停止掘进，进、出口采取及时跟进仰拱和二衬的施工措施，贯通段DK611+085～+061段24 m由出口工作面采用微台阶加临时仰拱的施工方法进行开挖掘进，同时进口DK611+035～+055段20 m未开挖仰拱段必须采取加护拱和增加系统锚管注浆的加固措施；完成以上工序后由麻拉寨隧道出口对DK611+061～+055段最后6 m进行贯通施工，贯通后对上、中导坑初期支护钢拱架均采用扩大拱脚、双层锁脚锚管施工，上、中、下台阶钢架底部支垫[32a槽钢，垫槽钢纵向必须焊接牢固形成整体，由出口工作面以每循环2榀钢拱架的施工速度单独完成剩余段落下导坑的开挖施工。下导施工过程已施作好的DK611+061～+055段上导坑加强监控量测，根据监控量测结果增设竖向支撑，同时未施作完仰拱、二衬及时跟进完成。

2.1 隧道进口DK611+035～+055初支加固及仰拱、二衬跟进

麻拉寨隧道进口于里程DK611+085停止上导坑掘进，由出口工作面单独完成DK611+055～+085段30 m的贯通施工。进口停止掘进后应加快仰拱和二衬施工，仰拱施工至DK611+035，二衬施工至DK611+025，同时对进口段DK611+035～+055段20 m初期支护进行有效加固。具体加固措施如下：

(1)麻拉寨隧道进口DK611+055掌子面采用人工沙袋分层分级反压开挖面(图1)，沙袋反压长度不少于4 m，采用喷射混凝土封闭反压临空面，喷射砼厚度10 cm，并采用∅42 mm小导管注浆加固，小导管长4.5 m，横纵间距1.0 m，交错布置，使人工沙袋与掌子面形成牢固整体。

图1 DK611+055进口人工沙袋反压掌子面

(2)DK611+035～+055段拱墙采用∅42 mm钢花管径向注浆，每根长5.0 m，纵环向间距1.0 m。注浆采用纯水泥浆(水灰比1∶1)，注浆压力0.8～1.2 MPa。

(3)DK611+035～+055上导坑初期支护加设I20钢架护拱，拱架间距0.8 m，每榀打设∅42 mm锁脚锚管4根，4.5 m/根(图2)。

图2 DK611+035～+055上导坑初支护拱

对麻拉寨隧道进口未施作仰拱的DK611+035～+055段进行了有效加固，防止隧道贯通后失去原有岩体支撑，隧道受力平衡被打破后，已施工初期支护变形、垮塌的危险。

2.2 出口仰拱跟近、衬砌跳打跟进

麻拉寨隧道出口因DK611+515～+385段隧底隐伏岩溶地质勘探工作，导致仰拱和二衬落后较多，在隧道贯通前必须加快仰拱跟进施工，保证已完仰拱与掌子面间距小于25 m；贯通段落剩余最后6 m时，仰拱必须跟进至里程DK611+080，二衬需进行跳打跟进；在贯通段落最后6 m时，二衬必须至DK611+090。

2.3 出口DK611+085～+055段施工方法

DK611+085～+055段30 m贯通段落分为 DK611+085～+061和DK611+061～+055两部分，采取不同施工方法进行施工。

2.3.1 DK611+085～+061段开挖

DK611+085～+061段24 m，开挖采用微台阶加临时仰拱法施工。超前支护采用∅75 mm中管棚，L=8 m，壁厚4.5 mm,每环50根，注浆采用1∶1水泥砂浆，注浆压力为1.0～2.0 MPa。同时拱部设大外插角(45°)∅42 mm小导管，小导管长5.0 m,壁厚3.5 mm，纵向间距2.4 m,环向间距0.3 m，每环75根，与拱部中管棚间隔布置。初期支护均采用Vd型复合衬砌。钢架采用I22a型钢，间距0.5 m，锁脚采用双排∅42 mm钢花管注浆。拱部系统锚杆改为∅42 mm钢花管径向注浆，每根长5.0 m，纵环向间距1.0 m。注浆采用水泥砂浆[3]。

2.3.2 DK611+061～+055段贯通

当出口仰拱已跟进至里程DK611+080，二衬跟进至DK611+090；同时麻拉寨进口仰拱施工至DK611+035，二衬施工至DK611+025，并确保进口DK611+035～+055段20 m初期支护已进行了有效加固时方可进行DK611+061～+055段贯通施工。其主要施工要点：DK611+061～+055段超前支护施工。DK611+061掌子面首先采用∅108 mm超前小导管进行超前支护，导管长9 m(进出口各搭接1.5 m)，间距30 cm，支护范围拱部120°。注浆参数为：注水泥砂浆水灰比1∶1，注浆压力一般控制在0.2～0.3 MPa，注浆配合比和注浆压力必须经过现场试验确定。

开挖过程中超前支护采用大外插角∅42 mm小导管，L=3.5 m，环向间距为0.4 m，每环50根，纵向每2.4 m一环，与先施作的∅108 mm超前小导管间隔布置。

DK611+061～+055开挖方法。最后贯通开挖方法采用留核心土环向开挖法，钢架采用I22a型钢，间距0.5 m。每循环开挖完成后必须采用喷射混凝土封闭开挖面，喷射厚度不小于8 cm，并在两侧拱脚、拱顶及有股状水处预留∅50 mm排水管;上导坑进尺不大于1榀钢架间距，中、下台阶每循环开挖进尺不大于2榀钢架间距。上、中、下台阶拱脚处均采用扩大拱脚、双层锁脚锚管施工，锁脚单根长度为4.5 m。上、中、下台阶钢架底部支垫32a槽钢，垫槽钢纵向必须焊接牢固形成整体，钢架间按设计要求采用纵向钢筋连接。每一台阶钢架脚应置于牢固基础上，若基础为黏土，应采用M10浆砌片石换填或采取∅42 mm小导管(2～3排)注浆加固[3]。

3 施工注意事项

(1)施工过程中网片与钢架、锁脚锚管与钢架、连接钢架与钢架等必须焊接牢固，连接成整体，防止局部钢架下沉。

(2)考虑到岩溶发育、地质复杂，开挖时预留30 cm(轮廓线外扩挖)，以保证隧道变形有稳定的空间，保证隧道线形符合要求。

(3)各部拱架拱脚采用整体槽钢连接，槽钢长度保证最少与两榀或两榀以上钢拱架拱脚垂直连接，槽钢提前钻眼，槽钢与槽钢间采用∅22 mm钢筋连接牢固，以保证拱架的整体受力。

(4)控制收敛、变形，上导坑贯通最后6 m,间隔0.8 m，设置工字钢做竖向支撑，以保证施工下导坑时初期支护的稳定。

(5)预留整体核心土时中台阶预留2 m长台阶保证核心土稳定，核心土坡度1∶1，台阶上施工工字钢束，并进行锚喷加固，在施工完成中台阶后回填反压土，形成初期支护、整体核心土及临时仰拱共同受力的支护体系。

(6)贯通过程中，有许多不可预见的未知因素，采用红外线扫描、超前钻孔及掌子面素描等地质预判手段，收敛、下沉等监控量测手段须进一步加强，遇见异常情况应立即上报相关人员；同时应急救援物资必须准备充分。

4 结束语

麻拉寨隧道岩溶极发育，断层切割极严重，围岩整体性和自稳性极差。在实际施工过程中，针对进出口不同里程位置相应工程特点采取了不同的施工处理措施，避免了岩溶塌陷、突水、突泥等危害，顺利实现隧道贯通，工期效益、经济效益显著，可为类似工程提供重要的借鉴。

[1]刘新福.岩溶隧道安全施工与灾害防治研究[M].北京：中国铁道出版社，2014：1-3

[2]吴银亮，邓剑辰.重庆某隧址区岩溶发育特征及控制因素分析[J].西南公路，2013(2)：241-245

[3]张卫国.桩筏基础在隐伏岩溶整治中的应用[J].科技创新与生产力，2014(2)：74-76

On the Safe Run-Through Construction Techniques for the Malazhai Tunnel

ZHAO Haihong

(The 3rd Engineering Co. Ltd. of the 17th Bureau Group of China Railway,Shijiazhuang 050081,China)

Owing to the fact that karst landform is usually much developed on the Yunnan and Guizhou highland, where engineering geology is very complex,earth gushing, water gushing, collapsing or other geological disasters often happen when a tunnel is drilled in opposite directions,especially at the final stage of the run-through of the tunnel. Therefore, the construction methods at this stage have to be carefully chosen to ensure the safe run-through of the tunnel.When the last 30-m section(DK611+055～+085) of the Malazhai Tunnel Project of the Shanghai-Kunming Railway built by the 17th Bureau Group of China Railway is to be run-through, the drilling at the entrance end stops,the inverted arches at both the entrance end and the exit end,and the secondary lining are provided immediately;the 24-m running-through section from the exit work face is drilled by means of the micro-step plus the temporary inverted arch method,with the last 6-m section excavated by the advanced guiding tube being used as the advanced support first,and the core earth-retaining radially excavating method；with the speed of each segment of steel arch support for each cycle of drilling operation, the tunnel is run-through step by step until the whole tunnel is smoothly completed.The tunnel is successfully completed,with a good effect in construction duration and obvious economic benefits achieved.

run-through of a tunnel; poor geology;drilling in opposite directions

2016-05-30

赵海红(1982—)，女，工程师，主要从事长大隧道施工技术与安全管控方面的工作。

10.13219/j.gjgyat.2016.05.021

U455.4

B

1672-3953(2016)05-0078-03