滇西红层软弱围岩隧道单线突变三线大跨施工技术

韩磊

摘要：隧道地质情况复杂多变，在云南滇西地区特有的滇西红层软弱围岩遇水极易软化失稳，铁路线为缓解站场或者铁路干线的压力，通常在线路上为分流列车车列而设立疏解线，一般设置在枢纽地区，联络线是两条以上的铁路线路为了方便之间的沟通而设立的线路，此类线路设置在隧道内后，在施工过程中将涉及大断面变小断面或小断面变大断面，本文以隧道疏解线施工小变大断面施工为背景，对隧道小变大断面施工超前管棚、变断面渐变扩挖、临时支撑拆除等关键技术进行总结探讨，可为类似工程提供参考。

关键词：滇西红层；突变；疏解线；

0引言

随着国家经济的快速发展，近年铁路交通大型基建项目不断补充路网交通，隧道的施工工艺、设备也在不断更新进步，铁路对应大断面隧道施工日趋增多，从隧道大断面施工技术控制角度来看，要求技术人员不断地总结和学习相关理论知识，四新技术在施工中的逐步应用，也不断提高软弱围岩大断面施工水平，通过不断总结提高才能适应大断面隧道施工质量控制要求。

1工程概况

大麦地隧道位于云南省大理州，隧道进口端连接大理站，经大理市下关镇，出口端位于大麦地村，线路全长11.65km，属Ⅱ级风险隧道，是标段控制性工程，隧道洞身地层岩性主要为泥岩夹粉砂岩、石膏、泥岩、钙质砾岩、砂岩，地质构造主要发育断层有大合江断裂，深长村断裂、三岔河向斜，隧道内设疏解线，通过单线段突变为三线大跨，突变段隧道地质属于典型的滇西红层软弱围岩，遇水极易软化变形。

图1  疏解线平面示意图

2施工技术难点分析

隧道DK2+880～DK3+112段长232m，属于正洞与疏解线交叉段，处于隧道1#斜井与2#斜井之间，最大开挖宽度20.3m，最大开挖断面226.6m2，正洞与预留疏解线（长30m）衬砌之间交叉岩体净距仅为2.3～4.6m，施工过程中需要通过隧道单线转入三线大跨，断面由单线突变为三线大跨，对隧道开挖施工极为不利。

3单线突变三线大跨施工技术

3.1总体施工思路

小断面向大断面转换前先挂网喷射混凝土封闭掌子面，并施工小断面衬砌和设置I22a型钢锁口环框，确保小断面隧道安全，由小断面台阶法通过上挑、横向拓宽逐步向大断面三台阶法转换，配合超前支护手段、利用格栅喷射混凝土逐渐加高加宽断面的渐变形式实现小断面向大断面的转换，并及时施做断面分界处端墙衬砌，单线隧道与三线大跨位置示意图见图2。

正洞与疏解线交叉段先行施工正洞隧道开挖及衬砌，待正洞隧道开挖掌子面远离交叉口30～50m以上后，再施工疏解线30m长隧道。并加强平行地段的初期支护，采用小导管注浆加固、锚杆对拉等措施保持两隧道间土柱的稳定。

图2  单线隧道与三线大跨断面位置示意图

3.2施工步骤

开挖单线隧道①，单线小断面正常开挖段截止到DK2+874，扩挖单线隧道②，单线小断面右侧扩挖段DK2+874～+880，单侧挑顶③，三线大断面单侧挑顶施工D2+880～+886，先施做到三线大跨A2单元并做临时门架支撑，扩挖④，三线大跨A3单元施做临时门架支撑，扩挖⑤，三线大跨A4单元施做临时门架支撑，扩挖⑥，三线大跨A5单元落底，挑顶结束，台阶法开挖⑦，三线大断面台阶法组织施工，具体施工步骤示意图见图3。

图3  单线突变三线大跨施工步骤

图4  单线突变三线大跨段钢架及临时支撑设置示意图

3.3超前支护

3.3.1自进式大管棚

作业按照物料准备→测量放点→台车就位→连接杆体及钻头→冲击旋转钻进→接长杆体→重复钻进→钻孔完成→注浆→进入下一循环。

施工前先检查杆体和相关配件以及钻进注浆机械是否正常，确保正常后，将设备与自进式杆体正确连接，连接旋转注浆适配器与杆体尾端；确定钻孔开孔位置和钻进开孔的角度，按照既定位置和角度开始钻进施工，开动钻机将杆体钻进地层；用水冲洗自进式杆体内孔，若需要用连接套接长杆体再钻进，直至管棚设计深度，钻进到设计深度后，采用高压注浆方法，浆液从钻头的出浆孔从里向外注入，保证浆液充分填充岩土体裂隙，固结岩体和土层；最后待注浆材料达到设计强度，安装垫板和螺母，拧紧螺母施加压力。

3.3.2超前注浆小导管

小导管注浆作业包括：插打小导管、止浆封面、注浆三道工序。超前小导管插打采用凿岩风钻，偏差应控制在5cm以内,钻进长度≥90%小导管管长，断面突变处因作业空间有限，小导管长度可优化打设。浆液灌注前，在小导管与掌子面连接处喷射5cm厚的混凝土封闭工作面，以防漏浆。采用水泥水玻璃双液注浆，注浆压力控制在0.5～1.0MPa，孔口设置止浆塞，注浆时先进行无水孔的灌注，然后进行有水孔灌注，从两端底部往拱顶部位注浆。此过程中发生窜浆或跑浆，需调孔注浆，对浆液浇筑过程中实时进行记录，注浆完成后需对注浆效果进行检验，对注浆效果不理想的要进行补注，浆液达到设计强度后再进行隧道的开挖作业。

3.4初期支护

单线段隧道初期支护钢架设计为I18工字钢支撑，纵向间距1.0m，钢架间纵向设连接筋，钢筋网片单层设置，三线段隧道初期支护钢架设计为I25b工字钢支撑，纵向间距0.8m，钢架间纵向设连接筋，钢筋网片双层设置，钢支撑在洞外构件厂统一加工制作，运输车运进洞内，人工配合机械安装，钢支撑安装完成后立即喷射混凝土，采用湿喷机械手喷射C25混凝土，临时支撑采用I22b工字钢，竖向支撑在上下两头打设锁脚锚管固定。

3.5临时支撑拆除

隧道三线大跨段扩挖完成后，反向堵头墙采用锚喷支护封闭，三线段台阶形成施工时，逐步拆除临时支撑，拆除过程中进行加强监控量测，发现异常立即停止拆除，分析数据及原因采取措施后进行后续工作。

为了降低风险，隧道临时支撑拆前进行拆除实验，采用机械配合人工的方式分节拆除，从外向内，拆除顺序如下：破除混凝土-切割连接板-拆除竖向支撑工字钢-拆除纵向支撑工字钢-复喷初支面。

具体拆除方法：隧道三线段台阶形成后，围岩变形收敛稳定后，选取线路最右侧临时支撑进行破除实验，采用人工风镐凿除，首先在⑥处破除纵向支撑工字钢，在利用工作台架人工破除竖向支撑工字钢，工字钢与混凝土剥离后，人工切割竖向与纵向工字钢连接板，随即采用人工配合机械拆除工字钢，拆除后对原位置采用喷射混凝土复喷平顺，并在纵向支撑工字钢位置埋设监控量测点进行位移监测。

4结论

根据大麦地隧道疏解线单线突变三线大跨施工，得到以下结论，突变截面施工技术借鉴隧道辅助坑道转正洞矩形导坑法原理，通过单侧导坑逐步扩挖形成正式断面，进而分台阶展开后续工序，通过大麦地隧道单线突变三线大跨施工技术提炼总结，为今后类似工程施工应用提供了借鉴。

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