刘勇斌

1 工程概况

XSGZQ-10标梅林隧道位于深圳龙岗区境内，全长8 607 m，联络线隧道长957 m，是厦深铁路控制性工程。隧道行车速度设计为200 km/h及以上，客货共运双线隧道设计，洞内采用双块式无碴轨道结构，总工期 22个月。梅林隧道在 DK499+312～DK499+470段下穿清平高速公路，线路平面夹角133°，清平高速公路在深圳市交通网规划中为5号高速公路，原称深平快速干道，设计为双向六车道，宽31 m，车流量为8万辆/d，最高设计时速为100 km。隧道下穿清平高速公路段，围岩地质主要是燕山三期花岗岩，强～弱风化层(W3～W2)，基本承载力500 kPa～1 000 kPa，饱和抗压强度75 MPa，肉红色、粗粒花岗结构、块状构造，由长石、石英、云母组成，岩体完整。地下水类型主要为少量的基岩裂隙水，水量贫乏。设计按照Ⅴ级围岩支护参数(厦深汕深隧参05(W)-14图)进行施工，梅林隧道DK499+312～DK499+470段下穿清平高速公路埋深15 m～23 m。

2 下穿施工总体方案及思路

清平高速公路每天车流量较大，不能受到任何的行车影响，故梅林隧道下穿施工时必须做到“谨慎施工、密切监控、预案充分、超强支护”原则，实现零沉降目标。经过充分论证和研讨，结合我们实际施工经验和能力，初步拟定采取以下5个方面措施控制路面沉降，确保梅林隧道安全、优质下穿该段:1)采取强有力的超前预支护措施，为后续开挖掘进提供保护，同时控制地表下沉;2)采用三台阶七步开挖快速封闭成环的施工方法，做到隧道开挖进尺稳定、仰拱闭合成环快、缩短了开挖面暴露时间，有效的抑制了隧道和地表下沉变形。初期支护成环后，二衬可以在很短时间内施作，为快速、永久性的消除地表下沉隐患提供了时间和空间上的保证;3)采用微震爆破施工，减少对围岩的扰动，控制地表沉降变形。微震爆破主要控制:减弱爆破震速传递、控制最大一段爆破用药量、减少爆破震动波叠加;4)采取加密布设监控点、24 h不间断观测，信息化指导隧道施工，做到心中有数，万无一失;5)提前制定详细的应急预案，如出现险情应立即启动应急预案，将损失控制到最低程度和最小范围之内，做到可防、可控。

3 具体施工方法及步骤

3.1 超前预支护施工

从DK499+470里程开始(由大里程向小里程方向施工)，开挖前在隧道拱部120°范围内施作φ 89超前大管棚，注水泥浆加固。大管棚长度为10 m/环～15 m/环，共施作14环，两环之间搭接长度为3 m，管棚环向间距中至中为40 cm，外插角4°～7°，最终要形成厚约1.5 m的拱形承重环，既减小了地表结构下沉，又为下部开挖提供了安全保障。钢管采用φ 89 mm×5 mm的无缝钢管，丝扣连接，水泥浆液水灰比为 1∶1(重量比)、注浆压力一般为0.5 MPa～2.0 MPa，施工时根据岩层吃浆量情况做适当调整，钻机采用HTG-100水平定向跟管钻机，注浆采用KBY-30/120注浆机。

3.2 三台阶七步开挖法快速封闭成环施工

三台阶七步开挖法以弧形导坑开挖预留核心土为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进，适用于开挖断面为100 m2～180 m2的Ⅳ，Ⅴ级围岩，在DK499+312～DK499+470段采用此方法是适用的，具有如下技术特点:1)施工空间大，方便机械化施工，可以多作业面平行作业，实现仰拱快速闭合成环，有效抑制下沉;2)在地质条件发生变化时，便于灵活、及时地转换施工工序，调整施工方法，安全性高。

3.3 微震爆破控制施工

采用微震爆破设计开挖，分两个阶段实施:1)试验阶段，在隧道进入此段前30 m进行爆破试验，总结钻爆参数，优化钻爆设计;2)爆破施工阶段，将合理的爆破方案在DK499+312～DK499+470段进行全面实施，主要控制三个方面:a.减弱爆破 z震速传递。在上台阶开挖时，在拱部120°范围开挖轮廓线上方5 cm设减震孔眼，孔眼深1.5 m，间距15 cm，以便较好的起到减弱爆破震动波传递的效果。b.确定最大一段爆破用药量。根据钻爆设计，最大一段爆破用药量为上台阶，依据公式计算微震爆破作业段最大一段允许装药量:Qmax=R3×(Vkp/K)3/a。其中，Qmax为最大一段爆破用药量，kg;R为爆破安全距离，m;Vkp为质点振动安全允许速度，cm/s;K为地质地形影响系数;a为衰减系数。试验阶段按照下列取值进行，并不断更正:Vkp=10 cm/s，K=324.87，a=2.4。c.减少爆破震动波叠加。采用孔内控制微差起爆网络技术，施作中增大爆破起爆段别，增加起爆间隔时间，增大爆破间隔时间，避免振动波的叠加，有效的控制爆破震动效应和发挥微差爆破作用效果。

采用水压爆破，炮眼中未装药部分用塑料袋装水填塞密实，用泥堵塞炮眼口，以达到在同等爆破效果条件下减少炸药用量。

周边眼用φ 25×200小药卷，不耦合装药，其余炮眼用φ 40×200药卷，不耦合装药系数一般控制在1.2(D=52.45)范围内。

3.4 加强监控量测，确保隧道施工安全

1)加强高速公路路面沉降观测。在地面 DK499+312～DK499+470段范围内加密布设监测桩，沿线路纵向每隔5.0 m布置一个观测断面，断面横向每隔2.0 m布设一个观测点，确定初始坐标值，并对清平高速公路路面、边坡进行现状调查，作好记录。洞内施工时地表2 h观测一次，24 h不间断进行。根据观测结果及时调整隧道支护参数和施工方法，确保有效控制路面沉降。

2)加强隧道围岩监控量测。监控量测必须紧跟开挖、支护作业进行布点和监测，量测数据及时分析反馈，以保证施工安全，各台阶开挖施作初期支护后的拱顶沉降和围岩净空量测在3 h～6 h内取得初读数，其他量测项目在12 h内取得初读数，及时绘制时间—位移变化曲线，有效指导施工。

3.5 制定详细的应急预案，做到可防可控

1)总体方案部署:成立高速公路协调小组，在施工期间过往车辆限速行驶，并在路面设置减速标志;成立专门的监控量测小组，负责地表沉降观测和围岩监控量测;成立隧道质量监控小组，负责隧道开挖、支护的施工质量;成立应急小组，由指挥长负责，主要负责与高速公路部门联动采取应急措施。2)应急处理措施:DK499+312～DK499+470段158 m范围内随时观察路面和洞内围岩的情况，做好路面和洞内围岩监控量测工作，分析数据指导施工，防止变形、坍塌事故的发生。同时现场备足钢材、方木等应急材料;现场设专人24 h不间断职守，如出现险情，立即上报指挥部和高速公路管理单位，同时现场立即对道路采取管制措施，洞内首先撤离施工人员，其次是机械设备，尽量将损失降到最低。3)变形超限应急措施:当隧道内围岩变形无收敛趋势或路面沉降接近变形允许值时，立即停止施工，封闭掌子面并在第一时间报告应急领导小组，采取限制重型车辆通行(须提前取得公路管理部门同意)，同时与设计院、业主和监理部门联系，提高支护参数，加强支护措施。