郭勤学

（中铁三局集团公司，山西 太原 030001）

1 工程概述

新建贵阳至南宁铁路贵州段站前工程GNZQ-3标DK68+400-DK77+420段有7座隧道工点与贵广铁路距离较近，最小线间距为28m。该处隧道主要为Ⅳ、Ⅴ围岩，采用控制爆破、机械开挖及凿岩机+劈裂机逆序开挖方法进洞。

2 进洞边界条件

施工严格按照《成都局集团公司营业线施工安全管理实施细则》（成铁施工〔2018〕58号文）执行，施工期间由设备管理单位工务、供电、监理单位监管施工。施工现场调查对电务无影响，施工过程充分保证既有线设备及运营安全。

2.1 洞身工程地质条件评价

洞身基岩灰岩、页岩、硅质岩夹煤层，岩质软硬相间，页岩质软，开挖暴露后易风化开裂、剥落，且受出口处区域性马寨逆断层影响，岩体较破碎，节理较发育，岩体呈层状、块石状夹碎石状结构，开挖后易发生坍方冒顶、掉块等。岩溶水弱至中等发育，洞身位于岩溶水垂直循环带。据既有贵广都匀东一号隧道钻探揭示有溶洞、溶缝、溶槽发育，其中充填溶洞直径最大达14m，空洞约1m，且在垂直方向连续发育，隧道施工中遇到溶洞、溶槽等岩溶形态的可能性大。洞身穿过含煤地层，结合临近既有贵广高铁，建议按瓦斯隧道设计。地下水对混凝土结构具酸性侵蚀性，环境作用等级按H2考虑。

2.2 隧道进出口工程地质条件评价

隧道进口覆盖层较薄，仰坡顺层，施工开挖易发生滑塌，隧道出口坡面存在危岩落石。

2.3 隧道进出口周边环境条件评价

隧道进出口无村庄分布，地表植被较发育，进出口有乡村道路及施工便道相通，交通条件较好。隧道弃碴应弃于弃土场内，不能随意堆弃，严禁弃于河道内。弃碴场设置挡护及排水措施，避免地表水冲刷弃土堆形成泥石流等人为地质灾害。

2.4 隧道出口岩性条件评价

隧道出口围岩为灰岩、硅岩及页岩夹煤层，等级为W2。采用凿岩机开挖工效低至0.2m/d，设备损坏率高，加之既有线权属单位要求夜间才能机械开挖，常规施工方法不能满足施工需要且对既有线存在一定影响。经反复比较后，决定采用凿岩机+劈裂机逆序开挖方式进洞施工，预计该工法工效0.8m/d。

3 进洞前准备措施

3.1 保障措施

在施工期间为防止隧道洞门开挖过程中发生滚石、滑塌或其他物体坠入营业线安全限界范围内影响行车安全，采取如下措施予以保障：

（1）编制可行的进洞施工专项方案，报监理单位、建设单位及机油铁路产权单位评审，安排施工负责人、安全员、防护员及工班长参加既有线培训取证。

（2）做好隧道洞口排水设施，排水向远离营业线一侧放坡，扰动的松散土体不得堆放在靠近既有线一侧的边坡上，防止大雨将泥土冲入营业线排水沟内。

（3）新都匀东一号隧道出口段右侧紧邻既有贵广铁路，洞口段施工时采用机械开挖，并与靠近既有线侧设置建筑脚手架铺竹胶板单层排架防护。排架设置在开挖线边缘外3～5m处，以确保施工及既有线路运营安全。同时，加强对既有线隧道边坡监测。

（4）为防止车辆因刹车失灵等意外情况冲下营业线，出口车辆行驶位置靠近营业线一侧设置混凝土防撞墙。防撞墙采用C20混凝土浇筑，厚0.6m，总高2.2m（埋入地下0.5m），长40m。

3.2 场地及设施布置

新都匀东一号隧道施工场地及大型设施充分考虑了工程分布、队伍部署、任务划分、交通运输、用水用电、环境等因素，以满足施工需要、压缩临建规模、减少临时占地、减少对生态环境影响为原则进行布置，力求经济合理。具体布置如下：

（1）施工场地。根据实际情况及其他影响因素选择并布置隧道施工场地。

（2）施工便道。由于该隧道出口地理条件受限，经方案比选后确定在新都匀东二号隧道贯通后，从新都匀东二出口沿甲宋沟大桥下游至新都匀东一隧道出口新建便道路基，路基平均填高9m左右，路面顶宽4.5m，1∶1的坡率，填方约1.7万m3，同时结合利用冲头组既有村道为施工便道。

（3）混凝土搅拌站。该隧道出口施工所需混凝土由3#拌和站供应。为确保结构物施工质量，采用电子自动计量配料系统进行配料，集中拌和，确保混凝土质量。

（4）施工用电。隧址区位于贵州省都均市，地方电力资源丰富，考虑隧道施工需要，电力采用专线引入，在隧道设置800kVA变压器1台。考虑到大电未接通前期及停电期间的连续施工，配置1台500kW发电机备用。

（5）施工通信。管理人员配备移动电话负责对外对内联络及信息传输。驻地配备电脑，通过网络与外界及时信息沟通。生产、生活区、隧道洞内外联系采用有线电话、手机、无线对讲机。

（6）试验检测。工区设试验分室，其规模满足施工质量控制和检测试验工作的需要。隧道衬砌等无损检测项目、特殊材料性能以及其他影响结构主体质量需要检测的项目委外试验。

（7）内业资料。架子队的所有资料员统一集中在工区工程部由工程部直管，统一收集、整理工程设计资料、文件、施工记录、验收资料、影像资料，并按业主竣工资料编制办法要求进行归档和移交，确保内业资料真实完整。

3.3 洞口施工工序

（1）设置防护排架等既有线防护措施；（2）先将坡面危岩落石清除，然后采取嵌补、支顶等措施进行防护；（3）按设计要求设计洞口排天沟水系统；（4）自上而下开挖、分级施作坡面防护；（5）开挖至桩顶高程时，施作预加固桩；（6）待桩身混凝土强度达到设计要求后开挖明洞段上半段面至明暗分界处，并做好临时边仰坡及直立开挖面的防护措施；（7）施作大管棚工程；（8）开挖明洞段下半断面，并做好边仰坡防护及明暗分界处直立开挖面防护；（9）桥台开挖、临时坡面防护、桥台施作及桥台背后回填；（10）施作明洞段衬砌及洞门；（11）待衬砌达到设计强度后施作明洞段回填层；（12）继续暗洞段施工。

4 进洞工法施工工艺

新都匀东一号隧道凿岩机+劈裂机逆序开挖施工方案开挖基本原理是，在隧道填充高度范围内用凿岩机凿出临空面后，再用劈裂机向上分3层劈裂围岩，最后用凿岩机开挖隧道基底部分。

4.1 工艺流程及施工要点

（1）工艺流程。施工准备→凿出填充顶面向上3m围岩→出渣→搭设操作平台至隧顶→钻孔→由下至上劈裂逐层劈裂围岩→出渣及整形→安装拱架及挂网→布置锚杆→喷混凝土→拆除操作平台→凿出基底围岩→施工基底初支→进入下循环。

（2）施工要点。①正式施工前，必须开展进行工艺性试验；②凿岩机开挖的临空面厚度至少1m；③劈裂机加载方向根据现场岩层走向及倾角布置；④劈裂出的石块严禁触碰操作平台，且在劈裂石块的同时及时运走劈出石块；⑤为达到劈裂效果，钻孔深度宜控制在1m左右，劈裂深度宜控制在80cm以下。

4.2 设计及验算

（1）计算条件。①新都匀东一隧道出口岩土名称为灰岩、硅岩、页岩夹煤层，等级W2，内摩擦角40°，重度24kN/m3，经查相关手册中岩石力学性能指标经验数据，抗拉强度为1.5～3.3MPa，取3MPa。②现场使用的分裂器型号为二手设备，规格型号不详，直径130mm，暂按其他品牌说明书中型号MKL-120A技术参数考虑，工作参数如表1所示。③因无相关经验公式参考，所以按光面爆破参数表中硬岩周边眼间距E取50cm，相对距离E/W取0.85，则W=59cm，假设劈裂棒仅伸入孔内深度为80cm。

表1 劈裂机工作参数表

（2）力学模型。由б=F/A=3390000×8÷9÷（500×800+500×590）=4.3MPa＞3MPa可知，设备安全储备系数1.43。劈裂机力学模型图见图1。

图1 劈裂机力学模型图

（3）掏槽眼布置形式。现场可采用垂直楔形掏槽眼，V级围岩α=70～75°，a=50～60cm，b=25cm,钻孔数量6个，钻孔深度1m。掏槽眼布置示意图见图2。

图2 掏槽眼布置示意图

（4）其他孔布置形式。距临空面W=59cm，眼距E=50cm布孔，眼深1m，劈裂机加载方向根据现场岩层走向及倾角确定。V级围岩断面152m2，共需钻孔520个。

5 结论

采用凿岩机+劈裂机逆序进洞开挖工法确保了邻近既有线施工安全，提高了施工速度，减少了成本投入，为后续硬质岩石隧道位于艰险山区及邻近既有线施工起到指引作用。