殷庆武

摘要:客运专线是铁路现代化建设的标志性工程,其建设目标是达到国际一流的技术标准和质量标准;文章针对高速铁路客运专线隧道工程的特点,结合多年的隧道施工经验,详细分析阐述了开挖方法、初期支护、技术参数、施工工序及施工注意事项等,对客运专线隧道工程施工具有指导借鉴意义。

关键词:客运专线 隧道工程 开挖初支 施工技术

中图分类号:U45文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)03-0113-02

目前我国铁路建设已经进入一个黄金机遇期。落实科学发展观,构建和谐社会,建设资源节约型、环境友好型社会的战略任务,使铁路的比较优势更加突出。铁路部门抓住铁路建设的黄金机遇期,一场前所未有的大规模高标准铁路建设全面展开。

铁道部新颁布的200～350 km/h客运专线铁路隧道质量验收暂行标准及客运专线暂行技术条件,参照了欧洲高速铁路标准和我国秦沈客运专线、青藏铁路建设的经验,与以往铁路建设工程相比,采用了许多新技术、新工艺,并对每个分部工程的质量指标提出了新要求。本文针对隧道的开挖、初期支护角度进行阐述提高隐蔽工程质量以满足新要求。

1隧道开挖

隧道质量取决于工艺质量,工艺质量取决于开挖、初期支护及防排水质量等,初期支护和防排水质量等比较好控制可以加强监管,那么重点就是开挖质量,开挖质量又取决于钻爆质量,就是说理论上没有了超欠挖,后续的初支质量就有了保证,因此说隧道质量的好坏很大程度上取决于钻爆的质量。

根据地质条件、开挖断面、开挖进尺、爆破器材等条件编制爆破设计,合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线,辅助炮眼交错均匀布置,周边眼与辅助眼眼底在同一垂直面上,掏槽炮眼加深。

严格控制周边眼的装药量,采用间隔装药,使药量沿炮眼全长均匀分布。采用常规乳化炸药,塑料导爆管非电毫秒雷管起爆,采用毫秒微差有序起爆。

1.1钻爆参数选择

通过爆破试验确定爆破参数,试验时参照表1.1的参数执行。

1.2掏槽方式

采用风钻钻孔,斜眼掏槽。

1.3装药结构

周边眼:用小直径药卷间隔装药,见图1.3周边眼装药结构示意图。

其它眼:采用底部连续装药结构。

1.4堵塞方式

所有装药炮眼用炮泥堵塞,周边眼堵塞长度不小于30cm。

1.5爆破效果检查

①断面仪检查断面超欠挖。

②开挖轮廓圆顺,开挖面平整检查。

③爆破进尺是否达到爆破设计要求。

④爆出石碴块是否适合装碴要求。

⑤炮眼痕迹保存率硬岩≥80%,中硬岩≥60%,并在开挖轮廓面上均匀分布。

⑥两次爆破衔接台阶不大于10cm。

爆破设计优化

每次爆破后检查爆破效果,分析原因及时修正爆破参数,提高爆破效果,改善技术经济指标。

超欠挖控制措施

成立超欠挖管理领导小组,编制超欠挖管理办法,制订详细的奖罚措施,并严格执行。

派专人负责超欠挖控制,每次爆破由专业工程师值班检查监督爆破全过程,以保证钻爆作业按设计进行。

采用光面爆破,减少对周边围岩的扰动,保证开挖成型质量。

2 初期支护

初期支护施工工序流程:开挖后初喷砼→系统支护(锚杆、钢筋网、钢架)施工→复喷砼至设计厚度→进入下一循环。

2.1 喷射混凝土施工

①岩面处理:若岩面地下水较多,首先对其进行封堵、接排水管或在岩面上凿沟进行引水;用高压水自上而下冲洗基岩表面并使岩石表面接近饱和状态;剥落部分,用喷射混凝土喷护填平。

②混凝土生产:采用大型自动计量拌合站生产,每次拌和不超过搅拌机额定容量的80%。根据施工情况选用适合本工程的外加剂满足运输条件。

③混凝土运输:用混凝土搅拌车运输,现场制定合理的运输调度措施,确保拌好的混凝土料在最短时间内运至工作面而不发生离析、漏浆、严重泌水及坍落度损失过多等现象。

④喷射混凝土:喷射时自下而上进行,喷嘴作小圆周运动;工作风压0.3～0.5MPa,喷拱部时稍大;喷嘴至作业面距离为1.0～1.5m,喷嘴尽量垂直岩面;围岩分两次喷到设计厚度。

⑤养护:加强养护,以充分发挥混凝土的内在强度和耐久性。若相对湿度大于90%时,采取自然养护;否则用喷水法进行养护,喷水养护需在喷混凝土终凝2h后进行,时间期达7d以上。

⑥喷混凝土时,加强通风并配置好劳动防护用品,确保作业人员的安全和卫生,并及时清理回弹混凝土。

⑦回弹控制:拱部不大于15%,边墙不大于10%。采取的措施:配备有经验的技术熟练的喷射手实施喷射操作;材料使用上严格要求,使所用的材料为最优;制定相应的作业指导书并在施工中根据实际情况不断完善;在实际施工中尽快取得工作风压、喷射距离、送料速度三者之间的最佳参数值,在最佳参数值下喷混凝土最密实、质量最稳定,并回弹最小;搅拌时,通过在混凝土中掺加外加剂以增加混凝土粘结性从而减少回弹。

⑧冬季施工严格执行以下规定:混合料进入喷射机温度不低于+5℃;普通硅酸盐水泥或矿碴水泥配制的喷射混凝土强度在分别低于设计强度30%和40%时不得受冻。

2.2锚杆施工

锚杆主要为砂浆锚杆、中空注浆锚杆和自进式锚杆,中空注浆锚杆用于拱部,砂浆锚杆用于边墙。施工方法及技术措施:

中空注浆锚杆主要设在拱部及围岩较差地段的拱墙。首先按设计要求,在开挖面上准确画出需施设的锚杆孔位。钻孔方式同砂浆锚杆施工。检查导管孔达到标准后,安装锚杆并按设计比例配浆,采用电动注浆机注浆,注浆压力符合设计要求;一般按单管达到设计注浆量作为结束标准。当注浆压力达到设计终压不少于20分钟,进浆量仍达不到注浆终量时,亦可结束注浆,并保证锚杆孔浆液注满。最后在综合检查判定注浆质量合格后,用专用螺帽将锚杆头封堵,以防浆液倒流管外。

锚杆原材料规格、长度、直径符合设计要求,锚杆杆体除锈。锚杆孔位、孔深及布置形式符合设计要求,锚杆用的水泥浆,其强度不低于规定要求,水泥用普通硅酸盐水泥。

按设计要求定出位置,孔距允许误差±100mm;保持锚孔顺直,并与岩层主要结构面基本垂直;钻孔深度及直径与杆体相匹配。杆体插入锚杆孔时,保持位置居中,水泥浆符合设计要求,锚杆杆体露出岩面长度不大于锚杆总长的5%。锚杆孔内水泥浆饱满密实,水泥浆内添加适量的外加剂。有水地段先引出孔内的水或在附近另行钻孔再安装锚杆。锚杆垫板与孔口混凝土密贴。随时检查锚杆头的变形情况,紧固垫板螺帽。

2.3 钢筋网铺设

钢筋须经试验合格,使用前除锈去污,在洞外分片制作,安装时搭接长度不小于一个网格尺寸。

人工铺设紧贴岩面,与锚杆、钢架或其他装置连接牢固。

喷混凝土时,减小喷头至受喷面距离和控制风压,以减少钢筋网振动,降低回弹。钢筋网保护层厚度满足设计要求。

2.4 钢架施工

①制作:按设计尺寸在洞外分节下料制作,制作时严格按设计图纸进行,保证每节的弧度与尺寸均符合设计要求,加工后拼装检查,并进行标示,严禁不合格产品进场。

②安装:按设计要求安装,安装尺寸允许偏差:横向和高程为±5cm,垂直度±2°。钢架的下端设在稳固的地层上,拱脚高度低于上部开挖底线以下15～20cm。拱脚超挖时,加设钢板或混凝土垫块。安装后利用锁脚锚杆定位。超挖较大时,拱背喷同级混凝土回填,以使支护与围岩密贴,控制其变形的进一步发展。两排拱架间用纵向连接钢筋连接牢固,环向间距按设计要求设置,以便形成整体受力结构。

③施工技术措施:钢架安装时,严格控制其内轮廓尺寸,且预留沉降量,防止侵限。钢架安装好后,用锁脚锚杆固定,防止其发生移位。拱架背后喷砼密实,拱架全部被喷射混凝土覆盖,保护层厚度满足设计要求。

铁路客运专线隧道工程要求主体工程质量必须确保零缺陷,铁路运营之初就要求按设计速度开通,有些甚至超过了设计速度,并要经得起运营和历史的考验。因此必须从隧道开挖、初期支护等角度严格控制,加强过程控制,确保工程质量,实现建设一流铁路客运专线的目标。

参考文献:

[1] 铁道部经济规划研究院.客运专线铁路隧道工程施工技术指南[S].北京.中国铁道出版社,2005.

[2] GB6722-2003,爆破安全规程[S].北京.中国标准出版社,2003.

[3] 关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京.人民交通出版社,2006.