浅谈长大单线隧道施工技术管理

浅谈长大单线隧道施工技术管理

作者：常亚

来源：《城市建设理论研究》2013年第34期

摘要：本文以屏边隧道的施工为例，总结了长大单线隧道施工技术管理，希望对类似工程施工有一定的借鉴。

关键词：长大单线隧道； 施工技术 ；管理 中图分类号：TU74 文献标识码： A 1．工程概况

云南省红河州新建蒙（自）河（口）铁路屏边隧道全长10381米，隧设计为单面下坡，坡度分别为-20.2‰（坡长9025m）、-10‰（坡长650m）、及-1‰（坡长706m）。

屏边隧道作为是全线第一控制工程，隧址区内构造发育，隧道穿过：期路白-松龙寨压性断层、白竹箐1#断层、白竹箐2#断层、白竹箐3#断层、大深沟物探解译断层、大深沟6处断层破碎带及7条褶皱带共13条断层。并在隧道进出口洞口存在有滑坡、岩溶等不良地质段。本隧道地质条件差、工期紧，施工风险高；洞内独头运输、机械通风距离长，施工难度大。 1.1隧道衬砌

正洞单线全隧均为曲墙带仰拱，正洞最大开挖宽度6.74m，最大开挖高度9.16m，最大开挖断面56.55m2。 1.2主要工程地质

受区域构造影响，段内岩体节理、裂隙较发育～发育。岩体较破碎，洞身以板岩为主，节理裂隙发育，面多光滑平整，对围岩的自稳不利。 1.3水文地质

隧道穿越南溪河与新现河分水岭，隧址区多位于分水岭附近，地表横向沟谷发育。地表水：隧道进口端及其穿越的几条深大冲沟槽均有常年水流，是隧道通过区的主要地表水形式，大多为大气降雨补给或上游沟渠补给，测区表水沿沟排泄较为顺畅。地下水：主要为基岩裂隙水、构造带水、岩溶水。测区内地下水主要由大气降水补给。本隧道一般涌水量为37877m3/d，雨季施工时最大涌水量51927 m3/d。 2．隧道施工

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2.1钻爆法开挖技术

屏边隧道采用钻爆法施工。屏边隧道车站段双线隧道采用双侧壁导坑法及台阶法施工，其他单线隧道及辅助坑道Ⅴ级围岩采用台阶法施工、Ⅲ、Ⅳ级围岩采用全断面法开挖。Ⅲ级围岩开挖进尺3～3.5m，Ⅴ级围岩开挖进尺控制在1.0～2.0m。 2.2初期支护

对于特长、地质条件比较复杂的隧道，支护重点在于对围岩的支护。全隧系统锚杆边墙采用φ22砂浆锚杆，拱部采用φ25中空注浆锚杆，格栅钢架、型钢钢架加强支护，挂钢筋网喷射砼根据监控量测结果，安排二次衬砌，以保安全。 2.3隧道出碴

隧道均采用有轨运输方案。屏边隧道车站段为双线隧道，其他单线由于断面较小，采用单车道+错车道进行出碴和材料运输，错车道位置在围岩较好时，利用隧道内大避车洞进行扩大形成，间距为150～200m一座，左右交错布置。 3．屏边隧道排水方案 3.1屏边隧道涌水量

屏边隧道设计预测正常涌水量为37877m3/d，雨季最大涌水量约为51927m3/d（其中反坡排水：进口11404m3/d，斜井25306 m3/d）。 图1掌子面出水情况1 图2掌子面出水情况2 3.2排水总体方案

施工排水进口及斜井辅助正洞反坡施工段采用固定泵站和移动泵站相结合的机械接力式排水；正洞顺坡施工段采用两侧设临时水沟自排。 3.2.1进口工区

进口距交汇点高差30.8m，隧道反坡施工时，分段挖集水池蓄水，采用分级泵站接力抽排水方案。固定泵站结合综合洞室设置，共设置泵站3处，每处泵站设固定污水泵2台（1台使用，1台备用），泵站间均按2根φ200的管路布置。排水方式：将掌子面积水抽排至后方临时集水坑，然后再将集水坑内水抽排至固定泵站内，通过固定泵站逐级传递，最后将污水抽排至洞外污水处理池。 3.2.2斜井工区

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斜井井口距隧道交叉口高差103.7m，斜井共设置固定泵站水仓2处。进入正洞后，在线路右侧小里程梯车洞内设一处泵站水仓，正洞顺坡施工段水自排直接导入该泵站水仓；反坡施工段共设置固定泵站4处，综合利用梯车洞进行设置。将掌子面的水直接抽排至：①在未设洞身大里程第二处泵站之前将掌子面的水直接抽排至第一处泵站水仓内；②分级设置泵站后将水抽排至临近泵站水仓，逐级将污水抽排至洞外污水处理池。待斜井辅助正洞出口方向施工与出口工区贯通后采用自排，所有抽水泵站撤离。 3.2.3横洞及出口工区

隧道横洞及出口工区为顺坡施工段，隧道出水和施工废水经隧道两侧排水沟直接引排至洞外污水处理池。必须经沉淀、过滤处理，达标后排放。 3.2.4沉淀池设置

隧道进口、斜井、横洞及出口洞口根据设计要求分别设置3级以上污水处理池，以满足污水排放环境保护要求。 4.隧道监控量测技术

监控量测是隧道在施工过程中，对围岩支护体系的稳定状态进行监测，为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供依据，是确保施工及结构运营安全、指导施工程序、便利施工管理的重要手段。

监控量测主要包括：洞内、外观察；拱顶下沉量测；净空变化量测；浅埋地段地表沉降量测。

4.1监控量测的布点

4.1.1浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设。地表沉降观测点和隧道内测量内测点在同一断面里程。一般情况下， 地表沉降测点横向间距为2～5m。

4.1.拱顶下沉测点和净空变形测点应布置在同一断面上，拱顶下沉及水平收断面间距按Ⅲ级30m、Ⅳ级10m、Ⅴ级5m布设。净空收敛量测测线数布置，全断面法一条测线、台阶法每台阶一条水平测线、分部开挖法每部分一条水平测线。 4.2监控量测的方法 4.2.1洞内外观察

开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次，内容包括节理裂隙发育情况、工作面稳定状态、围岩变形等，当地质情况基本无变化时，可每天进行一次，观察后应绘制开挖工作面略图

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并做好地质描述，填写好工作面状态记录以及围岩级别判定卡。对已施工地段的观察每天至少一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状况，以及施工质量是否符合规定要求。在观察过程中如果发现地质条件恶化，初期支护发生异常现象，应立即通知施工负责人采取应急措施，并派专人进行不间断观察。洞外观察包括洞口地表情况、地表沉陷、边仰坡的稳定、地表水渗透观察。

4.2.2拱顶下沉及水平相对净空变化量测

拱顶下沉及水平相对净空变化量测应在同一断面进行，并采取相同的量测频率。如位移出现异常情况，应加大量测频率。净空变形量应在每次开挖后尽早进行、初读数应在开挖后12h内读取，最迟不超过24h，而且在下一循环开挖前，必须完成初读数。量测点应选择牢固可靠，易于识别并妥为保护。拱顶量测后视点必须埋设在稳定的岩面上，并和洞内水准点建立联系。

4.3量测原始数据整理

量测数据要有原始记录，数据整理、数据分析及结果判定，定期对量测数据进行分析。现场监控量测小组每天应把监控量测作为一个重要工序来控制，及时写入施工日志，对于重点隧道要每天关注观测资料，分析原因，对于现场量测变化比较大的情况或者进入不良地质地段，及时上报相关单位进行现场核查，确定支护方案。 5．超前地质预报技术

5.1远距离超前探测:全隧正洞和平导采用TSP203,对掌子面前方约150m范围内的地质构造的位置、规模、性质作较为详细的预报，预测岩体的完整性及岩溶和地下水的发育情况，每150m施作一次，当有异常情况时适当加密。

5.2中近距离超前探测：全隧正洞和平导拟采用地质雷达探测法（探测前方距离10～30m），印证TSP超前探测的异常地段。

5.3在综合物探远距离及中距离预报的基础上，采用超前钻孔验证物探异常段，一般正洞采用超前水平钻孔（φ75，每孔长30m，每循环25m）对物探超前探测的异常地段进行验证，平导采用与正洞相同的超前钻孔或利用加长炮眼进行验证。 5.4超前钻孔一般每个断面设3个孔并至少保证1孔可以取芯。

5.5常规地质法、地质构造的地表水与地下水相关性分析、环境与地表地下水监控工作。 图3隧道TSP地质预报 图4φ75超前水平钻孔 6．长大隧道风险管理技术

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6.1风险源辨识、风险评估和防范

建立风险管理制度开展风险评估作好风险防范工作。认真落实《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》，建立风险管理制度，制定风险管理方案，开展风险管理。

在地质超前预报、围岩量测的基础上，结合设计阶段的风险评估报告、依托以往长大隧道施工经验，针对性地对风险进行疏理，对工程措施、施工方法、支护参数进行评估，形成风险再评估报告。

进行系统的风险管理，形成以指挥部领导关注、项目部领导负责、班组人员落实，自上而下的风险管理体系；保障安全，保护环境、保证工期、提高效益。 6.2地质风险的风险管理

进场后就详细审核施工图纸，认真分析地质情况，勘察现场。屏边隧道地质情况复杂，存在断层破碎带涌水等风险，针对高风险隧道编制风险管理办法，制定风险预案，并组织演练。从对风险的辨识、分级认定基础上展开，认真落实风险管理制度，针对风险情况采取相应的措施管理措施。根据工程进展情况，明确风险源、风险地段、处理措施、预防措施。让每个参与建设的人员知道风险所在，提高对风险的认识，知道如何防范和降低风险事故发生的几率。 6.3工期风险的管理

屏边隧道施工工期非常紧张，是全标段的控制性工程，工期风险较高。主要有由于地质原因如断层、褶皱等以及地质变化对工期安排引起的影响。另外由于工期紧张会使隧道施工原有的各种风险相应扩大，最终导致工期风险的增加。从而面临的需解决的问题多，有组织问题、安全问题、质量问题、成本问题。在实施过程中，认真分对对工期的制约因素，提高认识，全面考虑施工中的各种因素，优化方案、合理组织安排，尽可能形成组织流水施工，标准化作业、均衡生产，确保工期。

图5隧道步长揭示牌 图6隧道安全风险揭示牌 7．结术语

长大单线隧道具备工期紧、风险高，施工条件恶劣，各工序交叉点多，功效低等特点，建设此类隧道，必须有相对成熟的管理经验、组织经验，在施工中应建立综合超前地质预报专项机制、突发性事件防范应急预案专项机制、应对复杂地质、工程难题的施工预案专项机制、隧道施工监控量测专项机制、信息收集、反馈和快速反应专项机制，以保证施工中质量优良、安全受控、工期满足、效益良好，顺利完成工程建设。 参考文献：

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[1]中国中铁二院工程集团有限责任公司，新建蒙自至河口铁路工程屏边隧道设计图.成都.2009

[2]铁路隧道工程施工技术指南TZ204-2008