凤凰山隧道明洞暗挖施工技术总结

　　摘要：介绍了合肥至福州客运专线闽赣段V标凤凰山隧道明洞暗挖的施工技术。该隧道处于闽北低山丘陵地段．根据线路设计有一地段隧道顶部露出原地面，经方案比选，采用先清理该地段表土，随后进行水泥稳定碎石分层回填压实。然后打设注浆管，实施注浆固结，形成壳体，最后在其保护下进行隧道暗挖施工成型。施工实践表明该施工方法合理、有效，对类似工程会提供有益借鉴。
　　关键词：隧道；明洞；回填；注浆加固；暗挖
　　1工程概况
　　合福铁路客运专线闽赣段Ⅴ标凤凰山隧道位于福建省建阳市童游镇，起讫里程为DK600+240～DK600+735，全长495m。隧道地处剥蚀低山，地势起伏较大，自然边坡15°～25°，局部35°，植被发育，为杉木林及杂木丛。DK600+440～+473段为V级围岩，隧道在该段落埋深仅为1.8m至-2.5m，隧道拱顶外露原地面。具体情况如下图所示：
　　地表加固段地形图
　　2总体施工方案
　　该段落采用暗挖法渡过，地表采用反压回填10%的水泥稳定碎石土结合深孔注浆加固地层，加固宽度为隧道中线左侧10.5m，右侧15m，注浆范围：反压回填面至仰拱开挖底面以下不小于2m。钻设竖向注浆孔，孔径φ110mm，纵向间距2m，横向间距1.5m，梅花型布置，孔深16.2～24.2m。孔口管采用φ89mm热轧无缝钢花管，壁厚5mm，单根长度3m。反压回填面浇注20cm厚C20砼止浆盘，止浆盘中间设置φ8钢筋网，网格间距20cm×20cm。止浆盘施工后注浆，注浆材料采用单液水泥浆，水灰比0.6:1～1:1，注浆压力初始0.2～0.5Mpa，终压2～3Mpa，持压2min。钻孔取芯验证注浆效果，合格后在止浆盘上部回填50cm厚粘土隔水层，并植草绿化。
　　3施工工艺流程
　　开挖截水天沟→地表清理→地表回填压实→注浆加固→施做粘土隔水层→隧道正洞超前管棚施工→开挖支护→仰拱及衬砌施工。
　　4主要施工技术
　　4.1地表回填压实
　　4.1.1拌合
　　回填采用10%水泥稳定碎石土。水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，掺量10%；碎石采用10～32.5mm粒径，掺量不小于20%；土选用砂性土，塑性指数5.5～10，液限指数不大于40%，最大粒径不超过10mm；水采用饮用水，建议水灰比1:0.5～1:1。具体各项参数应由现场试验确定，水泥稳定碎石土采用HZS50拌和机拌合。
　　在正式拌制级配碎石混合料之前，必须先调试所用的厂拌设备，拌和时根据天气阴晴、气温、运距等，在最佳含水量基础上，按0.5%～1.0%增加拌和用水量。并跟踪检测含水量、颗粒级配，控制好拌和料质量。试验人员要经常从出料口取拌好的混和料做水泥剂量测定和筛分试验，以检查混合料是否符合配合比设计。
　　4.1.2测量
　　在原地面上测量出隧道纵向中线和横向，放出换填边线和边桩，采用钢筋桩标示出每层回填高度，松铺系数按照1.3考虑。
　　4.1.3运输
　　采用大对吨位自卸车运输，并保证足够的运输车辆，确保能够连续不间断的连续摊铺。车辆运输过程中用防水蓬布覆盖，防止水分散失。填料摊铺采用人工配合挖机进行摊铺。
　　4.1.4碾压
　　采用重型光轮振动压路机进行碾压，按1静压+2弱振+2强振+2弱振+1静压碾压组合方式进行压实，使其达到规定压实度，且表面需平整，各项指标符合设计要求。
　　4.1.5检测
　　每填筑一层均进行压实度检测，压实度均应控制在97%以上。
　　4.2注浆加固
　　4.2.1钻孔
　　钻孔直径110mm，纵向间距2m，横向间距1.5m，梅花型布置，钻孔前应放样，用白灰撒出孔位线。钻孔深度应根据回填表面标高和仰拱开挖底面标高确定，确保钻孔深度超过仰拱底标高2m以上。钻机就位必须准确无误，确保钻孔偏斜率应控制在1%以内，钻孔可采用HZ-100Y地质钻机或潜孔钻机（车）施工。钻孔共计162个，钻设时，纵向应由一端向另一端单向钻设，横向可按照Z字型钻设。每个钻孔完成后，应及时扫孔，及时安设孔口管。
　　地表加固段横断面图
　　单位：cm
　　地表加固段纵断面图
　　单位：cm
　　4.2.2安设孔口钢花管
　　钻孔完成后，采用钻杆进行扫孔，扫孔次数不少于2次。钻孔完毕后，取下钻头，更换小号钻头，插入孔底，采用后退式清孔，清孔完毕后，再将钻杆插入孔底，重复清空一次即可。然后安设孔口钢花管。钢花管采用φ89mm壁厚5mm热轧无缝加工制作，长度3m/根，管体注浆孔按15cm×15cm间距梅花形布置，注浆孔直径10mm，尾部预留30cm止浆段不钻孔，并在钢花管尾端焊接10cm×10cm大小1cm厚的止浆钢板，钢板中间贯穿焊接10cm长φ20mm车丝注浆管，在距尾端20cm处，焊接φ20mm防落钢筋1环，所有焊缝必须采用周边焊。钢花管安装时应外露回填面20cm。
　　4.2.3施做C20砼止浆盘
　　当钻孔及孔口管施工完成后，浇注C20止浆盘，浇注前回填面必须清扫干净，并喷水湿润。止浆盘内设φ8钢筋网片，网格间距20×20cm，搭接不得少于1个网格，网片应预先加工，尺寸可按2m×2m考虑，主要方便施工即可。网片位于止浆盘中央位置，施工时采用10cm厚的方形C20砼垫块，进行支垫，分段铺设，分段浇注，每次铺设网片时，砼间隔时间不得超过45min；也可先分段铺设10cm厚C20砼，并在45min之内，完成该段网片铺设，施工剩余10cmC20砼，并预留网片搭接长度。砼捣固采用平板振动器捣固，砼浇筑完成12h内，应覆盖洒水养护，强度达到8Mpa时可上开始注浆施工。严禁车辆或重型设备在砼上碾压。
　　4.2.4注浆试验
　　注浆参考参数为：浆液扩散半径1.8m；注浆采用水泥单液浆，水灰比0.6:1～1:1；注浆压力：初压0.2～0.5Mpa,终压2～3Mpa。
　　注浆前应对注浆参数进行确定，通过试验和实践进行完善、调整。选择三个以上的孔作为试验孔，作压水试验，测定围岩单位吸水量、围岩孔隙率、渗透系数、涌水量等，为确定浆液配合比、扩散半径提供依据。
　　4.2.5注浆加固
　　注浆之前必须对注浆设备进行调试，确定正常后方可开始注浆。注浆参数确定后，进行注浆加固。注浆时，先注最外两排孔，然后依次向内推进，每排注浆孔中，先灌注两端的孔，然后间隔交错灌注。
　　为保证注浆效果，确保暗洞施工安全，每个钻孔注浆前应用真空泵，将孔内空气抽排干净，抽排时孔内压力为零时即可，关闭闸阀，安设注浆管，打开闸阀，开始注浆，初压0.2～0.5Mpa,终压2～3Mpa，终压时应持压2min，然后关闭闸阀，拆除注浆管。
　　注浆结束标准：
　　（1）预注浆各段进浆量小于20～30L/min；
　　（2）先注浆量与设计数量大致相等；检查孔吸水量小于1L/min（检查孔应随机钻取，数量不小于钻孔数量的3%，检查孔在相邻4孔中间钻取，深度与钻孔深度相同）。
　　（3）注浆后固积体抗压强度≥0.2MPa。
　　4.2.6钻孔取芯验证
　　注浆加固结束后，试验人员必须对注浆效果进行验证，钻孔取芯，并进行抗压强度试验，抗压强度不小于0.2Mpa。当注浆固积体强度小于0.2Mpa时，即未达到效果时，应对未达到的部位重新钻孔进行补浆。
　　4.2.7M10水泥砂浆封孔
　　注浆加固确认效果满足要求后，对外漏止浆盘的注浆管采用M10水泥砂浆进行封孔，砂浆必须将管口全部包裹，不得外漏。
　　4.3施做粘土隔水层
　　施做粘土隔水层，厚0.5m，施工时每分段分层部位必须搭接不小于0.3m宽度，并人工夯填密实。粘土必须选择粘性好、无杂质、无石块的粘土，施工时确保隔水层与边、仰坡搭接良好，连接处采用3～5cm厚20cm宽的M10砂浆封闭。施工完成后，隔水层范围内进行植草绿化，防止雨水冲刷，粘土流失。
　　4.4隧道正洞施工
　　4.4.1超前管棚
　　隧道正洞施工前所有地表加固措施必须全部完成，暗洞施工时首先应做好超前支护，采用φ89mm壁厚5mm热轧无缝钢管，环向间距0.4m，每次管棚施工长度15m，搭接长度3m。并在管棚间距处加单层φ42mm超前小导管、环向间距0.4m，长4.5m。洞身管棚单号为钢花管，小导管全部为小导管，采用1：1水泥浆液进行注浆加固。
　　4.4.2开挖支护
　　严格按照设计的双侧壁导坑法施工，同时做好洞内监控量测及地表沉降观测。监控断面距离不得大于5m，且洞内洞外必须处于同一断面。专人负责，每天观测，频率不得少于2次，及时整理数据并分析，掌握围岩与支护的动态信息，随时指导洞内施工，确保加固段施工安全。
　　4.4.3仰拱及衬砌施工
　　开挖后及时施做仰拱，确保支护封闭成环。根据监控量测情况确定隧道拱墙衬砌施做时间，在最短的时间内完成隧道衬砌，彻底消除安全隐患。
　　5.结束语
　　对低山丘陵地区隧道露顶地段采用先回填注浆加固，使隧道顶部形成一层具有一定承载力的覆盖层，再采用浅埋暗挖的施工工艺是可行的。施工中要确保地表回填注浆效果，正洞施工加强支护及监控量测，确保施工安全。
　　参考文献
　　⑴铁路隧道工程施工技术指南，TZ204-2008
　　⑵高速铁路隧道工程施工技术指南，铁建设（2010）241号
　　⑶高速铁路隧道工程施工质量验收标准，TB10753-2010

《凤凰山隧道明洞暗挖施工技术总结》

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