王 岩

（中铁十九局集团第七工程有限公司，广东珠海 519020）

0 引言

该隧道工程位于重庆市渝北区统景镇，为正线双线隧道，隧道起讫DK100 km+640 m～DK104 km+105 m，全长3465 m，中心里程DK102 km+372.5 m，最大埋深177 m，最小埋深16 m；洞身 DK101 km+736.9 m～DK102 km+911.99 m 段为半径2000 m的右偏曲线，DHZQ-6标东泉隧道为单洞双线隧道，全长3465 m，Ⅱ级围岩标准断面每延米开挖量为101.98 m3，Ⅲ级围岩标准断面每延米开挖量为114.22 m3，Ⅳ级围岩标准断面每延米开挖量为118.86 m3，Ⅴ级围岩标准断面每延米开挖量为124.12 m3；喷射混凝土厚度≥5 cm；初喷混凝土厚度≥4 cm。钢筋网用钢筋直径一般为（6～8）mm。锚杆长度Ⅱ级围岩≥2.5 m，Ⅲ，Ⅳ级围岩≥3 m，Ⅴ级围岩≥3.5 m。以此工程为例，对铁路隧道超前以及初期支护施工技术进行分析和探讨。

2 隧道地质情况以及支护方案

2.1 隧道地质情况

隧道施工范围主要地质以Ⅳ，Ⅴ类围岩为主，岩性为白云岩夹泥质白云岩、嘉陵江组石灰岩、灰岩、白云岩、角砾状灰岩等可溶岩，并且存在采空区、地下暗河等。隧道进口斜坡较缓，自然斜坡基本稳定，覆盖土层不厚，基岩以泥岩为主，岩层陡倾。土层及基岩强风化层厚（4～5）m，稳定性差，边仰坡开挖易坍塌。工程地质条件一般。隧道出口端斜坡也较缓，覆盖（0～2）m土层，基岩以角砾状灰岩为主，溶隙发育，稳定性较差，左侧上游堆存煤矿弃碴，对洞口开挖有影响。横洞位于公路坎下，斜坡较陡，抛填约3 m厚的石块，松散、稳定性差，开挖极易坍塌，溶隙较发育、易掉快。

2.2 隧道支护方案

（1）应用VC形对进口及出口段进行衬砌，同时应用超前小导管以及钢架加强支护，为了避免开挖施工完成后，隧道发生蠕变现象，出口地表位置需要采取注浆施工办法，达到围岩加固的作用。

（2）针对采空区，需要应用大管棚超前支护或者超前小导管支护措施进行支护，如果采空区域为填充性的，那么尽量采取加固的方式进行注浆。

（3）为了保证洞内情况稳定，需要应用型钢进行支护，充分考察现场施工情况，报送至监理与设计单位，完成施工现场纪要的核实工作，然后对钢拱架型号及其间距进行调整。

（4）严格按施工顺序组织施工。

（5）在开始施工之前，为了避免涌水以及塌方的现象发生，根据相关地质资料，对开挖尺寸以及支护参数进行合理的调整。

（6）为了减少岩层暴露和松动，最终造成地压增加，尽可能缩短施工工序之间的间隔，完成施工后，应用全断面进行衬砌封闭。

（7）围岩沉降一旦发生异常，为了及时掌握围岩的动态，适当增加监控测量的频率，保证下一工序施工时，可以按可靠的技术参数进行施工，进一步保证整个断层地段可以平稳的施工。

3 超前支护施工方法及工艺

3.1 超前大管棚

隧道口段地质条件较差，暗洞进洞的位置应用大管棚进行超前支护，暗洞洞身浅埋地段应用大管棚进行超前支护。

（1）管棚布置（图1）。应用长35 m，壁厚为6 mm的热轧无缝钢花管制作隧道进出口超前大管棚，横洞洞口大管棚需要设置在隧道拱部，应用长为31 m无缝钢花管进行制作。控制管棚外插角在1°～3°。管棚需要设置应用C20混凝土浇筑的导向墙。

图1 大管棚导管施工

（2）管棚制作和安装。充分考虑施工设备情况，开挖施工至管棚段时，预留下台阶不进行开挖施工，充当混凝土导向墙和管棚的施工平台。平台两侧宽度为1.5 m，宽度为2.5 m，平台高度为2 m。管棚导向墙应用C20混凝土护拱充当，导向墙需要紧贴仰坡面，设置在隧道开挖轮廓线以外。为了保证导向墙稳定，导向墙内部需要设置钢拱架充当环向支撑，采取焊接的方式将导向管焊接在钢拱架上。应用钢管制作管棚，管壁需要进行打孔处理,设置时按梅花形进行布置，设置孔径在（10～16）mm，孔间距设置在（150～200）mm范围内，钢管尾部需要预留100 cm的止浆段，该段不需要进行钻孔处理[1]。

钻孔施工时，按照先两边后中间，先上面后下面的施工顺序进行施工。为了避免钻工施工过程中，钻机出现摆动或者倾斜的现象，进而导致钻孔质量受到影响，方木间以扒钉连接牢固。钻孔施工的过程中，需要应用到的设备为液压钻机钻孔。选择钻机时，必须充分考虑孔深以及孔径的相关要求，施工要求钻机必须平稳灵活，可以在360°范围内完成钻孔。为了降低钻机以为造成钻孔出现偏差，精准的控制钻具立轴方向，在钻进施工过程中，应用测斜仪对钻杆钻进的偏斜度进行测量，一旦发生偏斜超过相关要求，及时进行纠正。控制管棚环向间距为40 cm，控制颈向误差不能超过20 cm，控制相邻钢管之间环向误差不能超过5 cm。

（3）下管、清孔、放钢筋笼。对钻孔进行检测，检测结果合格，适当接长钢管，应用钻机旋转顶进将其顶进孔内，顶进的过程中，一旦遇到故障，立即进行清孔，然后再次插入钢管。为了不断改善管棚的受力条件，需要将接头错开，钢管接头要错开连接，控制接头数量不能超过钢管数量的一半，控制相邻钢管接头错开距离必须超过1 m。

（4）注浆。应用注浆泵进行管棚内水泥浆的压注施工。在注浆开始前，为了确定外加剂的参入量以及相关注浆参数，需要对现场的注浆条件进行试验。控制注浆压力在（0.5～1）MPa，注浆施工的过程中，按先稀后浓的施工原则进行。

3.2 超前小导管及预注浆施工

（1）小导管结构。超前小导管直径42 mm。为了方便插入操作，避免浆液出现前冲现象，需要将小导管的前段加工成为锥形。小导管中间部位需要钻注浆孔，注浆孔直径约为7 mm的注浆孔，为了防止注浆出现死角，注浆孔需要呈梅花形进行布置，控制相邻注浆孔之间的间距为（10～20）cm，为了避免漏浆的现象发生，尾部1 m范围内不能进行钻孔施工，为了防止打设小导管过程中端部出现开裂的现象，小导管末端设置环形箍筋。

（2）钻孔。应用红漆将小导管的孔位进行标识，沿着垂直于开挖面进行钻孔，严格按设计图纸进行仰角设置。成孔方式为风枪成孔。在钻孔施工过程中，为了保证孔位顺直，避免钻杆出现摆动的现象。当钻进至设计深度后，为了防止塌孔现象发生，应用吹管将碎渣吹出。

（3）顶管。钻孔内部插入钢花管，管尾后段30 cm的位置，应用麻丝缠绕在管壁上，为了保证稳固密实，应用胶带缠紧。开始钻进，将钢花管顶入围岩中，控制钢管的顶进长度必须超过90%管长[2]。

（4）固定。顶管深度达到设计孔深后，孔口位置应用水泥水玻璃胶泥进行封堵。孔口尽量超过喷射混凝土面15 cm，完成钢拱架的安装后，需要和钢拱架进行焊接。

（5）压水。完成管路的连接，为了保证管路没有渗漏的现象发生，需要进行压水试验。

（6）小导管注浆（图2）。应用注浆泵进行超前小导管注浆。选择水泥砂浆作为浆液，水灰比控制在1∶1，施工过程中，水灰比通过试验室进行确定，水泥强度如果低于42.5，不能投入施工。

图2 小导管注浆施工

为了保证固结效果，必须注入充足的注浆液，同时保证注浆液可以在一定范围内扩散。在注浆施工过程中，控制注浆压力在（0.5～1）MPa，施工过程中，严格按试验确定的参数进行注浆。工程应用低压加固注浆的方式，为了避免跑浆现象发生，注浆盘要用喷射混凝土进行封闭。

注浆施工前要格外注意，为了避免降压浆液冲出对工作人员造成危害，仔细检查注浆泵以及接头的牢固程度。必须注意压力变化，一旦发现异常，立即采取有效措施进行处理。随时对串浆以及跑浆现象进行观察，一旦发生，立即停止注浆施工，采取有效措施进行解决后，方可继续注浆。

4 结束语

通过对上述施工工序进行严格控制后，顺利完成了隧道支护施工，隧道超前支护和隧道初期支护均达到设计要求，取得良好施工效果。