雁门关铁路隧道软弱围岩段施工方法研究

刘文俊

摘 要：本文以雁门关隧道为背景，根据其施工工期、地质因素以及地貌特点来细致分析了Ⅴ级围岩、Ⅳ级围岩使用的台阶法、及CD法、三台阶法铁路隧道软弱围岩段施工方法。

关键词：隧道；软弱围岩；施工方法

1 工程概况

雁门关隧道的地理位置在山西省代县和山阴县区域，DK110+855～DK124+940是它的起讫里程，长度达到了14085m。山西省山阴县后所乡庙家窑村东东边山坡上是其进口处，此处地势很平和，植被也不多，洞口下方可以利用简易土路达到208国道，雁门关关口是山西省重点保护文物，它位于线路DK117+700左侧大概900m附近，大概500m就是距隧道垂直高度。2座军用坑道的位置在线路DK117+700～DK119+200段左侧100m附近，大概400m是距隧道垂直高度。而雁门关隧道进口段就是我部分具体负责的地段，起讫和终止里程分别为DK110+855、DK119+000。8145m是它的长度，1103～1947m是海拔，大概820m的埋深，全程都处于直线位置。1816m是隧道Ⅳ级围岩段长度，占22.3%；6315m是Ⅴ级围岩段长度，占77.53%。14m是明洞长度。隧道洞身内很繁杂，存在很多地址构造。节理裂隙、断裂发育存在很多变化的特质，很多不良地质都有可能存在，例如岩爆、突水突泥、断层破碎带、黄土等。

2 施工方法

2.1 台阶法施工

出口段Ⅳ围岩岩石存在很大的风化，较大的裂隙，容易碎裂，可是，围岩稳定性不差，所以可以应用长台阶法开挖，30～40m是其台阶长度。

2.1.1 测量放样

在进行钻眼时，首先应该具有断面炮眼布置图，开挖轮廓线、中线位置应该利用测量仪器来定位，随后，根据钻爆设计图来用油漆标记炮眼的位置。断面尺寸放大仅仅利用预留变形量是可以的。

2.1.2 开挖方法

Ⅳ级围岩可以利用上、下台阶法来进行，首先开挖上半断面，立格栅钢架、进行喷锚支护，随后开始开挖下半断面、初期支护。具体的步骤如下：

（1）利用上导坑开挖台架来开挖上台阶。

（2）达到Ⅳ级围岩后，施作超前支护采用的是上一循环架立的钢拱架，初喷4cm厚混凝土，立A、B两个单元的格栅钢架，钻设系统锚杆以及超前锚杆。

（3）上台阶开挖达到30～40m后，弱爆破开挖下台阶部分，同样先初喷4cm厚混凝土，立C单元的格栅钢架，将钢架脚锁定。

2.1.3 支 护

Ⅳ级围岩段拱墙的支护采用的20cm×20cm的格栅钢架，相邻两榀钢架之间有100cm（中对中）的距离。拱部超前锚杆预支护，超前锚杆使用的砂浆锚杆的型号为？准22，纵向相邻两排锚杆的水平搭接大于等于100cm，每环39根。进行初喷4cm后来设置钢架，完成后要立刻检查垂直度、中线和高程。垂直度偏差、中线偏移、拱顶高程偏差、钢架各单元之间连接误差不大于±2cm、±5cm、±5cm、±3cm。复喷要确保覆盖度达到不小于3cm，初喷混凝土面和钢架务必要结合紧密，如果中间有缝隙，可以利用混凝土垫块契紧。

2.1.4 通风、排险、出碴

断面爆破后可以采用通风排烟，随后得到爆破员核查后，施工人员才可以进行排险，排险时要结合利用挖掘机、排险杆将掌子面、边墙、拱顶的松散危石排除。同时可以对分辨或许下落的大石进行处理，具体的方法有补炮和锚杆加固，关于那些岩层较差的，首先经过素喷，而后进行下一部工作。

2.2 三台阶法及CD法施工

Ⅴ级围岩可以利用CD法、三台阶法。三台阶法将隧道分成三部分开挖，施工时先开挖上台阶，待开挖到一定长度后再同时开挖中台阶及下台阶，形成上、中、下三台阶同时并进的施工方法。单侧壁导坑法（CD法）通过隧道断面中部的临时支撑隔墙，把断面跨度分为两半，继续使用台阶法开挖，上台阶采用分步进行，开挖一侧后就开始支护，另一侧开挖要继续留住中间的格栅钢架等支护措施，开挖完上台阶在进行下台阶，从而可以使得开挖断面跨度得以减少，断面受力变得很均匀，保证了隧道开挖的可靠性和安全性。

2.2.1 施工参数

（1）超前支护：拱部采用双排小导管超前预支护，并注水泥浆。

（2）开挖进尺：各分部开挖进尺为1榀钢架间距即0.5m。

（3）台阶高度：上台阶、中台阶开挖高度4.0～5.5m。

（4）开挖工作面间距：各级台阶开挖间距控制在3～5m。

（5）施工支护措施：中隔壁临时支护采用I20b，初期支护由原设计I20b变更为H175型钢。

（6）拱部按原设计数量施做？准22中空锚杆、边墙砂浆锚杆，施工程序为在初期支护结束后在施做。

2.2.2 开挖方法

隧道可以划分左、右导坑开挖，每侧导坑又分为两步台阶。为了确保围岩的稳定，机械辅人工开挖是比较理想的方式，每循环进尺可以采用每榀钢架间距0.5m，如果围岩存在很差的稳定性，可以采用中部预留核心土法施工。

2.2.3 施工步骤

①施作左洞室拱部？准42超前注浆小导管，开挖左洞室上台阶并做好支护。②开挖左洞室下台阶同时要实时施作下台阶初期支护，还有接长中隔壁临时钢支撑。③施作右洞室拱部？准42超前注浆小导管，开挖右洞室上台阶并做好支护。④开挖右洞室下臺阶，施作下台阶及仰拱初期支护，及早形成封闭受力环。⑤分段拆除临时中隔壁，每次拆除长度6m，做好仰拱及矮边墙初期支护基面处理，及时铺设仰拱及矮边墙防水板，灌筑仰拱填充及矮边墙。⑥边墙、拱部初期支护基面处理；施作边墙、拱部复合式防水板；立模灌筑边墙、拱部二衬钢筋混凝土

2.2.4 中壁拆除

在CD法中，其中的重点环节就是拆除中壁，根据经验所得，只有在全断面成环后才可以拆除中隔壁，拆除前务必要保证各部位位移充分稳定。

2.2.5 监控量测

施工管理要进行全过程管理，监控量测应当是重要的依据，只有用监控量测数据实时的指导设计和施工，才能发挥应有的作用。

3 结 语

此隧道浅埋软弱围岩段工程进度可以按照计划顺利进行，避免了由于软弱围岩的存在而出现的倒塌事故。通过断面检测，开挖端面都在规范规定的要求之内说明了只要施工管理人员和技术人员仔细进行分析、勘查，并使用最贴合实际的可以实施的施工方案，软弱围岩地段施工能够顺利进行。只要进行规范化施工管理、采用程序化的操作过程，安排好机具和劳动力，做好工序衔接工作，在软弱围岩施工中一样可以让进度提前。在软弱围岩施工中，特别是在大跨浅埋地段，施工支护的作用不可忽视。采用高效的施工支护手段能够减弱和阻挠围岩变形。同时，施工现场的管理一样很关键，具有很强责任心的施工生产管理者，同时还有很好的管理力度，将对工程质量的提升带来很大帮助，一定程度上也影响了施工安全。在软弱围岩段，可以利用全断面开挖，是加快进度的良好方法。其中重要的还是要工程技术人员多多进行地质勘查，知晓其中的地质状况和变化瑰丽，做好分析研究工作，实时的调整工程方案，做好其中的各类工序。

参考文献

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