上臺階弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法施工工藝流程
[關(guān)鍵詞]：千枚巖隧,應(yīng)用
1．工程概況
我公司施工的京�？蛯ｉ}贛段Ⅰ標(biāo)（DK365+667～DK376+759）位于江西省婺源縣境內(nèi)，段內(nèi)共有隧道七座，隧道總長3044m，最長799m，最短144m。隧道圍巖均以千枚巖為主，節(jié)理多為豎向節(jié)理。隧道洞口表層多為粉質(zhì)粘土，硬塑，厚約1.5～4.2m。下伏千枚狀粉砂巖，全～弱風(fēng)化，全風(fēng)化層厚約2.0～5.0m，強風(fēng)化層厚約2.0～11m，下為弱風(fēng)化，局部石英脈充填，巖層產(chǎn)狀為90°∠55°，巖質(zhì)較軟，巖體破碎，節(jié)理發(fā)育，地下水主要為孔隙水，較發(fā)育。洞身地段圍巖為千枚狀粉砂巖，弱風(fēng)化，局部石英充填或含絹云母，巖層產(chǎn)狀為90°∠55°，巖質(zhì)較軟，巖體較完整，節(jié)理較發(fā)育，地下水主要為基巖裂隙水。
本地區(qū)雨水季節(jié)較長，植被豐富，巖層的裂隙發(fā)育，隧道開挖過程中裂隙水較多，對初期支護的支護時間要求較高。
2．施工方案的選擇
2.1千枚巖的特性
千枚巖是一種顯微變晶片理發(fā)育面上呈絹絲光澤的低級變質(zhì)巖。強風(fēng)化千枚巖，礦物成分以泥質(zhì)為主，多呈薄層狀構(gòu)造，局部頁理發(fā)育，節(jié)理裂隙極為發(fā)育，多切割呈碎塊狀或薄片狀，整體性差，強度低，工程地質(zhì)性狀較差。受礦物成分及風(fēng)化程度的影響，新開挖出露的強風(fēng)化千枚巖，遇水易軟化崩解，加速其風(fēng)化。弱風(fēng)化層為青灰色、灰綠色，鱗片變晶結(jié)構(gòu)，巖體較完整，節(jié)理裂隙發(fā)育。千枚巖對水的敏感性強，遇水軟化。
2.2千枚巖地層隧道施工現(xiàn)狀
目前千枚巖隧道多采用傳統(tǒng)的鉆爆法施工，爆破后造成隧道超挖嚴(yán)重，擴大了施工斷面，對隧道的施工留下了不同程度的安全隱患，增加了初期支護的工程量投入和施工工序時間的延長。
2.3施工方案選擇
設(shè)計要求，隧道洞口淺埋段采用六步CD法、四步CD法施工，洞身多采用三臺階臨時仰拱法施工。但根據(jù)公司以往施工經(jīng)驗，六步CD和四步CD法施工，每月循環(huán)進尺為35m，而我公司京�？蛯ｉ}贛段Ⅰ標(biāo)（DK365+667～DK376+759）工程位于架梁主線上，如果采用六步CD法、四步CD法施工無法滿足架梁工期要求。對此，我公司根據(jù)類似地質(zhì)巖性的隧道施工方法比較，在既有弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土開挖法的基礎(chǔ)下新改進采用上臺階弧形預(yù)留核心土開挖法進行本標(biāo)段隧道施工。
3．上臺階弧形預(yù)留核心土法施工工藝及操作要點
3.1施工工藝（見施工工藝流程圖1）
3.2施工步驟及操作要點
3.2.1施工步驟（圖2）
3.2.2施工操作要點
第1步上部弧形導(dǎo)坑開挖：
在拱部超前支護后進行，環(huán)向開挖上部弧形導(dǎo)坑，預(yù)留核心土，核心土長度為3～5m，寬度為隧道開挖寬度的1/3～1/2。（注：因為是千枚巖，在斷面修整時，將核心土順便挖成2臺階型，方便下道工序施工。）隧道上部開挖高度控制在3.8m左右，核心土的預(yù)留高度為2～2.2m。
�。�1）開挖循環(huán)進尺應(yīng)根據(jù)初期支護鋼架間距確定，最大不得超過1榀拱架，開挖后立即初噴3～5cm混凝土。
�。�2）上臺階開挖矢跨比應(yīng)大于0.3，開挖后應(yīng)及時進行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護，架設(shè)鋼架，
（3）在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°打設(shè)鎖腳錨管，鎖腳錨管與鋼架牢固焊接，復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。
第2、3步上臺階核心土及左、右側(cè)中臺階開挖：
�。�1）開挖進尺應(yīng)根據(jù)初期支護鋼架間距確定，最大不得超過1.5m，
�。�2）開挖高度一般為3.8m，左、右側(cè)臺階錯開2～3m，
�。�3）開挖后立即初噴3～5cm混凝土，及時進行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護，接長鋼架，
�。�4）在鋼架墻腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°打設(shè)鎖腳錨管，鎖腳錨管與鋼架牢固焊接，復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。
第4、5步左、右側(cè)下臺階開挖：
�。�1）開挖進尺應(yīng)根據(jù)初期支護鋼架間距確定，最大不得超過1.5m，開挖高度一般為3.2m，
�。�2）左、右側(cè)臺階錯開2～3m，開挖后立即初噴3～5混凝土，及時進行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護，接長鋼架，
�。�3）在鋼架墻腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°打設(shè)鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。
第6步隧底開挖：
（1）每循環(huán)開挖長度宜為2～3m，開挖后及時施作仰拱初期支護，
�。�2）完成兩個隧底開挖、支護循環(huán)后，及時施作仰拱，
（3）仰拱分段長度宜為4～6m。
4．施工中注意事項及關(guān)鍵技術(shù)控制
千枚巖隧道是典型的軟弱圍巖隧道，圍巖強度較低，節(jié)理裂隙發(fā)育破碎，自穩(wěn)能力差。爆破開挖震動對其產(chǎn)生巖石松動圈影響大，從而造成隧道超挖嚴(yán)重，施工成本迅猛增長，施工安全難以控制。在施工中，我公司對千枚巖隧道主要從以下幾個方面進行控制。
4.1控制爆破開挖
通過對千枚巖地層的巖石結(jié)構(gòu)和具體的其他地質(zhì)條件的分析，并結(jié)合以往的千枚巖爆破經(jīng)驗，在千枚巖地質(zhì)條件下的隧道爆破施工中，爆炸的應(yīng)力波對巖石的破壞作用主要集中在保障的周圍較近地區(qū)，并且對掩飾的損失也主要是體現(xiàn)在對巖石的力學(xué)性能惡化完整性損傷方面。從爆炸的振動幅度來看，對千枚巖進行爆破時，往往最大的振動速度都是出現(xiàn)在爆破拱頂垂直方向和起拱處的水平方向上。
在施工中我們通過對千枚巖隧道的掘進開挖爆破效果及其影響因素的分析，利用現(xiàn)有定向斷裂爆破技術(shù)，通過合理的設(shè)計爆破隧道周邊部位的鉆眼，同時選取合適的炸藥品種、裝藥結(jié)構(gòu)及裝藥系統(tǒng)，在適宜的掏槽形式下，基本上達到預(yù)期的爆破目的。
4.2控制扒碴
千枚巖隧道爆破后很難達到硬巖的光爆效果，開挖輪廓線一般為鋸齒形，采用普通的挖機進行扒渣，斗齒清理斷面經(jīng)常會擾動臨空面的破碎巖石，從而造成局部超挖。經(jīng)過技術(shù)人員的細(xì)心琢磨，在挖機斗齒增加一鋼套。鋼套采用2塊16mm鋼板對焊成三角形，大小剛好能容下斗齒。在扒渣時將以前的斗齒與圍巖接觸更改為鋼板與圍巖接觸，致使修整完的斷面平順，特別是在仰拱施工過程中，不但能有效的控制仰拱超挖，還能解決以往采用挖機無法清理干凈隧底虛渣的煩惱。
4.3初期噴射混凝土支護
千枚巖遇水變形快，易變軟。我公司施工的幾座隧道裂隙水均很發(fā)育，隧道開挖后經(jīng)常出現(xiàn)滴水現(xiàn)象，在施工中我們加強了初噴砼的質(zhì)量控制，不但控制了千枚巖的掉塊現(xiàn)象，而且為隧道下循環(huán)周邊眼鉆爆贏得了空間。
4.4加強鎖腳錨管的質(zhì)量控制
鎖腳錨管連接鋼拱架，在初期支護過程中受拉應(yīng)力作用，它能有效阻制鋼架下沉、外移。因此在施工中有效控制鎖腳錨管的施工質(zhì)量，特別是上臺階鎖腳錨管，可有效地減少圍巖變形。
4.5加強隧道監(jiān)控量測和超前地質(zhì)預(yù)報工作
千枚巖隧道屬典型的軟弱圍巖隧道。加強地質(zhì)超前預(yù)報能為后期隧道安全施工提供有效依據(jù)。監(jiān)控量測是軟弱圍巖隧道安全施工的“眼睛”，是判斷結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、指導(dǎo)軟弱圍巖隧道安全施工“最重要”的信息化手段。在施工中，我公司設(shè)立專業(yè)監(jiān)控量測小組，一直堅持監(jiān)控量測工作，對隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和后期二次襯砌提供了有效數(shù)據(jù)。
5．結(jié)束語
京福客運專線閩贛Ⅰ標(biāo)三工區(qū)千枚巖隧道施工中采用控制爆破及上臺階弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土開挖法施工，取得了較好的效果，有效地解決了隧道超挖嚴(yán)重的現(xiàn)象，降低施工成本。同時施工中將普通挖機進行改裝，進行扒碴技術(shù)，從而解決了千枚巖隧道局部超挖的問題，使修整完的斷面平順，特別是在仰拱施工過程中，不但能有效的控制仰拱超挖，還能解決以往采用挖機無法清理干凈隧底虛渣的煩惱。上臺階弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土開挖方法為我公司在既有弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土開挖法新改進的施工方法，此施工方法有效地解決了千枚巖隧道超挖問題，為以后類似圍巖隧道施工提供施工經(jīng)驗及參照。
[參考文獻]
1、《鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》TZ地204-2008
2、《高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》（鐵建設(shè)[2010]241號）
3、《高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》（TB10753-2010）
