我和隧道的故事問(wèn)題及對(duì)策

我和隧道的故事2016年4月6日申志軍

szj71@126.com1、隧道所處環(huán)境的特點(diǎn)和難點(diǎn)(1)隧道穿越地區(qū)從丘陵到山區(qū)，短小、淺埋、偏壓、明洞隧道較多，重點(diǎn)就是施工安全。2、隧道所處環(huán)境的特點(diǎn)和難點(diǎn)(2)圍巖以云母片巖為主，云母光滑，片巖層理薄且破碎，巖石軟弱，還有斷層和破碎帶，防止塌方尤為重要。2、隧道所處環(huán)境的特點(diǎn)和難點(diǎn)(3)隧道所處鄂西北地區(qū)雨量充沛，雨水深入軟弱圍巖中將加劇山體的滑塌，進(jìn)洞措施需要慎重選擇。2、隧道所處環(huán)境的特點(diǎn)和難點(diǎn)(4)隧道與既有鐵路并行，21座臨近既有鐵路，隧道處于偏壓地段多，施工需采取措施避免對(duì)既有隧道的安全運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生影響。2、隧道所處環(huán)境的特點(diǎn)和難點(diǎn)(5)4座隧道穿越世界文化遺產(chǎn)武當(dāng)山核心風(fēng)景區(qū)，保護(hù)環(huán)境和文物及其重要。2、隧道所處環(huán)境的特點(diǎn)和難點(diǎn)(6)5座隧道穿越十堰市區(qū)，洞口外是住宅區(qū)或公路，隧道多處穿越二汽集團(tuán)的廠區(qū)、住宅區(qū)和城市道路。2、隧道所處環(huán)境的特點(diǎn)和難點(diǎn)(7)5座3km以上的隧道受工期要求需采取快速施工技術(shù)。2、隧道所處環(huán)境的特點(diǎn)和難點(diǎn)(8)既有運(yùn)營(yíng)隧道的拆除需確保襄渝線正常運(yùn)輸和絕對(duì)安全。3隧道建設(shè)管理的理念隧道工程首先是地質(zhì)工程，然后才是土木工程，隧道建設(shè)是科學(xué)也是藝術(shù)，需要理論的指導(dǎo)，也要實(shí)踐的升華。隧道建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,參與各方需齊心協(xié)力。施工期間，建設(shè)單位牽頭，施工單位為主體，設(shè)計(jì)和監(jiān)理配合，四位一體搞好隧道建設(shè)。施工隊(duì)伍的選擇很重要，好的施工隊(duì)伍可以將壞圍巖變好，差的施工隊(duì)伍會(huì)將好圍巖變壞。建設(shè)管理應(yīng)從大局出發(fā)，針對(duì)隧道圍巖和所處環(huán)境狀況以及目前的技術(shù)水平，做出符合實(shí)際的決策。4、隧道施工前期存在問(wèn)題和原因分析及對(duì)策前期存在問(wèn)題

隧道工程作為全線的控制工程和難點(diǎn)工程，自2005年7月28日起陸續(xù)開(kāi)工，由中鐵隧道集團(tuán)負(fù)責(zé)的最長(zhǎng)隧道新武當(dāng)山隧道安全進(jìn)洞并實(shí)現(xiàn)快速施工。但是，短小、淺埋、偏壓隧道卻出現(xiàn)了一些問(wèn)題，張家溝隧道等4座洞口仰坡滑塌，王家溝隧道明洞仰坡滑塌，系家山一號(hào)隧道淺埋段塌方冒頂，馬家溝隧道初期支護(hù)變形嚴(yán)重，山坡開(kāi)裂。系家山二號(hào)隧道二次襯砌出現(xiàn)多條裂紋。新青石溝等4座隧道洞內(nèi)發(fā)生小塌方。5、隧道施工前期存在問(wèn)題和原因分析及對(duì)策原因分析

對(duì)以上發(fā)生的每一個(gè)問(wèn)題，建設(shè)單位均組織設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理4家單位共同進(jìn)行分析處理，洞口和淺埋滑塌的主要原因?yàn)椋?1)地質(zhì)軟弱、層理光滑并有雨水浸入，軟化和潤(rùn)滑巖體；(3)刷破加大，未按照早進(jìn)洞原則施工；(2)進(jìn)洞措施不當(dāng)，軟弱圍巖未加固就盲目進(jìn)洞；(4)施工人員經(jīng)驗(yàn)不足，個(gè)別人員無(wú)隧道施工經(jīng)驗(yàn)。洞內(nèi)塌方原因：圍巖差是外因，均是Ⅴ級(jí)圍巖，塌方發(fā)生的位置主要是臺(tái)階的上下結(jié)合地段，應(yīng)力調(diào)整較大。同時(shí)施工方法不當(dāng)，臺(tái)階較長(zhǎng)并且拉中槽造成。5、隧道施工前期存在問(wèn)題和原因分析及對(duì)策對(duì)策

(1)洞口少刷坡，對(duì)洞口邊仰坡網(wǎng)錨噴加固，洞口施作護(hù)拱，無(wú)覆蓋層進(jìn)洞來(lái)實(shí)現(xiàn)早進(jìn)洞原則。5、隧道施工前期存在問(wèn)題和原因分析及對(duì)策對(duì)策

(2)做好洞頂截水溝，洞口施工避開(kāi)雨天。5、隧道施工前期存在問(wèn)題和原因分析及對(duì)策對(duì)策

(3)圍巖松軟的采取管棚或單雙層小導(dǎo)管注漿加固。5、隧道施工前期存在問(wèn)題和原因分析及對(duì)策對(duì)策

(4)洞口開(kāi)挖采用上中下三臺(tái)階，機(jī)械開(kāi)挖、爆破輔助。5、隧道施工前期存在問(wèn)題和原因分析及對(duì)策對(duì)策

(5)明洞段采用護(hù)拱進(jìn)洞，邊仰坡防護(hù)。5、隧道施工前期存在問(wèn)題和原因分析及對(duì)策對(duì)策

(6)洞內(nèi)Ⅴ級(jí)圍巖采用不超過(guò)2倍洞徑的臺(tái)階長(zhǎng)度，5到10m為宜，上臺(tái)階不超過(guò)3.5m。5、隧道施工前期存在問(wèn)題和原因分析及對(duì)策對(duì)策

(7)仰拱緊跟掌子面，圍巖穩(wěn)定及時(shí)施作二次襯砌，二襯距掌子面不得超過(guò)200m。采取以上措施后，隧道施工的安全大大提高。6、隧道施工的關(guān)鍵技術(shù)6.1新武當(dāng)山隧道的快速施工和風(fēng)景區(qū)的保護(hù)

新武當(dāng)山隧道全長(zhǎng)7721m，是全線最長(zhǎng)的隧道，由中鐵隧道集團(tuán)施工，設(shè)3個(gè)斜井，最多時(shí)有8個(gè)作業(yè)面。隧道以軟弱圍巖為主，Ⅳ、Ⅴ級(jí)共7258m，占全長(zhǎng)的94％，從2005年7月28日開(kāi)挖到2007年5月8日貫通，共22個(gè)月，平均進(jìn)度360m/月，每個(gè)掌子面進(jìn)度在90～120m/月，是全線最快的施工進(jìn)度。全隧開(kāi)挖均采用短臺(tái)階法，臺(tái)階長(zhǎng)5～8m，上臺(tái)階高3.5m，每循環(huán)進(jìn)尺1～2m。上下斷面開(kāi)挖支護(hù)、仰拱、防水板和二襯流水施工，養(yǎng)護(hù)采用加壓噴霧臺(tái)車。施工遵循“管超前、預(yù)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的施工原則。執(zhí)行“四個(gè)及時(shí)”，即及時(shí)支護(hù)、及時(shí)檢測(cè)、及時(shí)反饋、及時(shí)修改。另外，以隧道方式穿越風(fēng)景區(qū)是有效的保護(hù)了環(huán)境和文物，同時(shí)棄碴需運(yùn)到風(fēng)景區(qū)以外，不能因棄碴而破壞自然風(fēng)光。6、隧道施工的關(guān)鍵技術(shù)6.1新武當(dāng)山隧道的快速施工和風(fēng)景區(qū)的保護(hù)

新武當(dāng)山隧道全長(zhǎng)7721m，是全線最長(zhǎng)的隧道，由中鐵隧道集團(tuán)施工，設(shè)3個(gè)斜井，最多時(shí)有8個(gè)作業(yè)面。隧道以軟弱圍巖為主，Ⅳ、Ⅴ級(jí)共7258m，占全長(zhǎng)的94％，從2005年7月28日開(kāi)挖到2007年5月8日貫通，共22個(gè)月，平均進(jìn)度360m/月，每個(gè)掌子面進(jìn)度在90～120m/月，是全線最快的施工進(jìn)度。全隧開(kāi)挖均采用短臺(tái)階法，臺(tái)階長(zhǎng)5～8m，上臺(tái)階高3.5m，每循環(huán)進(jìn)尺1～2m。上下斷面開(kāi)挖支護(hù)、仰拱、防水板和二襯流水施工，養(yǎng)護(hù)采用加壓噴霧臺(tái)車。施工遵循“管超前、預(yù)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的施工原則。執(zhí)行“四個(gè)及時(shí)”，即及時(shí)支護(hù)、及時(shí)檢測(cè)、及時(shí)反饋、及時(shí)修改。另外，以隧道方式穿越風(fēng)景區(qū)是有效的保護(hù)了環(huán)境和文物，同時(shí)棄碴需運(yùn)到風(fēng)景區(qū)以外，不能因棄碴而破壞自然風(fēng)光。6、隧道施工的關(guān)鍵技術(shù)6.2十堰四號(hào)隧道淺埋段施工十堰四號(hào)隧道位于十堰市城區(qū)，所經(jīng)地區(qū)為低山區(qū)，其中下穿農(nóng)科所、設(shè)備廠、刃量具廠和G316國(guó)道段為淺埋段,埋深6.67m～20.39m，四處淺埋段施工，為避免隧道拱部垂直和側(cè)向壓力過(guò)大，造成隧道拱部下沉過(guò)多，從而危及地表結(jié)構(gòu)物及廠房的安全，采用“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)、速反饋、緊襯砌”的施工原則施工。采用以控制隧道拱部下沉變形為主的“短臺(tái)階預(yù)留核心土法”人工開(kāi)挖施工,需要爆破開(kāi)挖施工的采用臺(tái)階法減震控制爆破。超前支護(hù)采用雙層小導(dǎo)管注漿加固。6、隧道施工的關(guān)鍵技術(shù)6.3馬家溝隧道支護(hù)措施加強(qiáng)馬家溝隧道長(zhǎng)度僅有101m，屬于典型的淺埋偏壓隧道，圍巖全風(fēng)化且云母含量高，從2005年12月開(kāi)始施工，采用上中下三臺(tái)階進(jìn)洞，開(kāi)挖10m，出現(xiàn)洞內(nèi)初支開(kāi)裂變形，下臺(tái)階施工時(shí)出現(xiàn)拱架變形，山坡開(kāi)裂錯(cuò)臺(tái)，施工被迫停止。設(shè)計(jì)院進(jìn)行補(bǔ)充鉆探，進(jìn)一步勘明地質(zhì)情況，確認(rèn)隧道不在滑坡體上。邀請(qǐng)王夢(mèng)恕等5位專家查看論證確定采用“兩次初期支護(hù)、一次模筑襯砌”模式；超前中空注漿小導(dǎo)管，第一次初期支護(hù)I20鋼架網(wǎng)錨噴厚30cm，第二次初支格柵掛網(wǎng)錨噴砼20cm，襯砌為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)厚50cm，預(yù)留20cm下沉量。施工采用短臺(tái)階留核心土法，設(shè)臨時(shí)仰拱及時(shí)封閉，仰拱緊跟，二襯及時(shí)施作。并且進(jìn)洞改為從進(jìn)口進(jìn)洞。該隧道已完工，未出現(xiàn)異常。6、隧道施工的關(guān)鍵技術(shù)6.4新白云山隧道斜井方案的比選新白云山隧道全長(zhǎng)4841m，劉家溝斜井原設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為214m，垂直高差69.76米,設(shè)計(jì)坡度41.04%，出碴為有軌運(yùn)輸。優(yōu)化后無(wú)軌運(yùn)輸斜井長(zhǎng)度364m，垂直高差48.45米，坡度13.31%，是目前無(wú)軌運(yùn)輸最大的坡度。實(shí)踐證明目前使用的車輛在13.31%的坡度上運(yùn)輸是沒(méi)有問(wèn)題的，并且提高了功效和節(jié)約了成本。6、隧道施工的關(guān)鍵技術(shù)6.5既有胡家營(yíng)隧道加固全線有6座隧道與既有隧道凈距較小，為確保既有隧道安全，對(duì)既有隧道加固。新胡家營(yíng)隧道與既有隧道最小線間距12.9m，加固長(zhǎng)度216m，加固措施為：(1)襯砌背后鉆孔壓注水泥漿，孔徑50mm，間距3m，梅花型布置，孔深為打穿二次襯砌，注漿壓力不大于0.5Mpa。(2)拱腰至邊墻部位采用系統(tǒng)錨桿加固，錨桿為R25中空式，長(zhǎng)3m，間距1.5m，梅花型布置。加固方案報(bào)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)管理單位簽署意見(jiàn)后報(bào)鐵路局審批列入營(yíng)業(yè)線月度計(jì)劃，施工期間設(shè)駐站聯(lián)絡(luò)員和防護(hù)員。封鎖期間，供電部門將接觸網(wǎng)停電并接地，工務(wù)監(jiān)督，施工單位按方案施工。從2005年10月9日到11月12日，共封鎖29次，每次封鎖時(shí)間為90分鐘至150分鐘不等，打入N32自進(jìn)式錨桿1022根，R25中空式錨桿267根，超前小導(dǎo)管691根。

6、隧道施工的關(guān)鍵技術(shù)6.6新劉家溝隧道控制爆破新劉家溝隧道與既有隧道間最小近距為4m，為確保既有隧道的安全，先對(duì)既有隧道進(jìn)行加固，隧道進(jìn)洞前施作護(hù)拱和擋墻。在隧道明暗交界處開(kāi)始實(shí)行超短臺(tái)階法進(jìn)洞，循環(huán)進(jìn)尺從0.5m調(diào)整到1m再調(diào)整到1.8m尺，爆破時(shí)對(duì)既有隧道的振動(dòng)速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，最后確定的方案為采用上下臺(tái)階法開(kāi)挖，全斷面分三次起爆，上臺(tái)階一次，下臺(tái)階二次。上臺(tái)階掏槽眼靠左側(cè)，一次起爆；下臺(tái)階左右側(cè)分別起爆，循環(huán)進(jìn)尺最大1.6m，經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)單位監(jiān)測(cè)5次，既有隧道襯砌處的震動(dòng)速度控制最大8cm/s，一般4～7cm/s。

6、隧道施工的關(guān)鍵技術(shù)6.7系家山一號(hào)隧道淺埋段塌方處理系家山一號(hào)隧道淺埋段埋深7m，為兩山間的沖溝，2006年9月13日，該處發(fā)生坍塌冒頂，發(fā)生位置在淺埋和山坡的交界處。塌方原因?yàn)椋?1)隧道位于淺埋沖溝處，上部為淤泥質(zhì)土體和全風(fēng)化圍巖，且有雨水浸入，圍巖地質(zhì)差且有雨水潤(rùn)滑；(2)施工單位經(jīng)驗(yàn)不足，施工方法不當(dāng)，支護(hù)存在問(wèn)題。塌方處理措施：(1)對(duì)地表山體和塌陷處采用網(wǎng)錨噴混凝土和注漿加固；(2)洞內(nèi)塌體后方設(shè)橫支撐，防止后方變形；(3)二次襯砌后方采用鋼筋混凝土并施工到塌方體處；(4)洞內(nèi)超前支護(hù)采用雙層小導(dǎo)管注漿，開(kāi)挖采用上中下和左右分七部開(kāi)挖支護(hù)，邊墻采用小導(dǎo)管加固注漿；(5)破損拱架逐榀分節(jié)更換；(6)二襯采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，仰拱和二襯盡早施工。6、隧道施工的關(guān)鍵技術(shù)6.8系家山二號(hào)隧道偏壓變形處理系家山二號(hào)隧道2006年2月23日初期支護(hù)發(fā)生環(huán)向裂縫，最大裂縫寬度達(dá)到20mm，同時(shí)拱頂?shù)乇砥旅娉霈F(xiàn)多處裂縫。2006年2月27日鋼筋混凝土二襯18m范圍左右兩側(cè)拱腰部位混凝土出現(xiàn)縱向水平裂紋，初期支護(hù)拱架變形，最大收斂200mm。出現(xiàn)開(kāi)裂的原因是該隧道處于淺埋偏壓段，圍巖破碎。采取的措施有：(1)封閉仰拱及時(shí)成環(huán)；(2)對(duì)變形段初支進(jìn)行小導(dǎo)管徑向注漿加固。變形得到了控制，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后向裂縫中注入環(huán)氧樹(shù)脂加固封閉。6、隧道施工的關(guān)鍵技術(shù)6.9王家溝隧道明洞仰坡滑塌處理王家溝隧道為雙線隧道，2006年3月21日，在明洞口開(kāi)挖下臺(tái)階時(shí)發(fā)生仰坡滑塌，明洞口初支壓垮，整個(gè)明洞口被滑塌體堵上?；蛴?(1)地質(zhì)條件差，該段為云母石英片巖，上部為全風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化、節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體被切割成碎石狀，無(wú)自穩(wěn)能力；(2)雨雪融化滲入巖層，軟化巖體，更加減弱了巖體的自穩(wěn)能力，雨水潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)面，加劇滑動(dòng)；(3)支護(hù)措施存在不足，仰坡網(wǎng)錨噴失去作用，長(zhǎng)臺(tái)階施工法下臺(tái)階施工時(shí)易引起坍塌?；幚砑捌渌鞫炊渭夹g(shù)措施的加強(qiáng)：(1)保留坍方體，對(duì)塌方體網(wǎng)錨噴和注漿加固；(2)φ108大管棚和小導(dǎo)管注漿結(jié)合；(3)洞口設(shè)護(hù)拱，為進(jìn)洞提供支撐點(diǎn)。其它明洞段改進(jìn)措施：(1)先做臨時(shí)護(hù)拱，在護(hù)拱的保護(hù)下，改明洞明作為洞口5m明洞暗作，減少刷坡工程量；(2)進(jìn)洞采用大管棚和小導(dǎo)管結(jié)合；(3)避開(kāi)雨天，并做好排水措施；(4)采用短臺(tái)階施工。6、隧道施工