摘 要：莞惠城際工程由于技術標準的調整，已施工的礦山法隧道斷面加大、左線線位往右側偏移0.94 m、右線線位往右側偏移4.20 m、隧道已施工段落內(nèi)左右線線路縱斷標高整體上抬1.339 m，因此需對已施工段區(qū)間隧道初期支護及施工橫通道進行擴挖改造。論文詳細介紹了該工程1#豎井改造擴建施工技術，提出了在工程改擴建施工前利用已施工的降水井對周邊土體進行降水，然后洞內(nèi)對已完隧道拱部上方以及邊墻土體做徑向注漿加固處理；改造施工對土體的開挖及格柵鋼架的拆換，均按每一榀一循環(huán)（0.5 m）進行，施工完一循環(huán)的初支后方能進行下一循環(huán)土體的開挖和格柵的拆換。擴挖均采用人工開挖，嚴格控制開挖進尺施工技術。按以上確定的施工方案安全順利完成了隧道的改擴建工程，該工程的成功為今后同類工程的施工提供了新思路，新方法。

關鍵詞：隧道工程 礦山法 改擴建施工 施工技術

中圖分類號：U455 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（a）-0159-03

我集團公司承建的在建莞惠城際GZH-4 標起訖里程為DK19+780～DK25+080，正線全長5.300 km，設計時速為200 km/h，隧道采用暗挖法施工。莞惠城際GZH-4標施工共布置6口豎井，其中1#豎井中心里程為DK20+000，位于東莞市光明二路旁菜地里；原1#豎井井口尺寸為26.9 m×9.2 m，井深19.5 m，現(xiàn)場地面高程為12.05～15.86 m。2#豎井中心里程為DK20+423.1，井口尺寸為10.8 m×7.8 m，井深28.14 m，豎井圍護結構采用Φ1.2m@1.35 m的鉆孔灌注樁，樁間采用Φ0.6 m旋噴止水樁，豎井內(nèi)支撐采用鋼筋混凝土支撐梁結構。省部合作前，1#豎井已按原線路及技術標準施工完成了部分段落礦山法隧道的初期支護及GDK20+420施工橫通道的施工，但未施工正洞防水層及二次襯砌；省部合作后由于技術標準的調整，礦山法隧道斷面加大、左線線位往右側偏移0.94 m、右線線位往右側偏移4.20 m、隧道已施工段落內(nèi)左右線線路縱斷標高整體上抬1.339 m，需對已施工段區(qū)間隧道初期支護及施工橫通道進行擴挖改造。論文詳細介紹了1#豎井改造擴建施工技術，知道了工程的施工，取得了良好的效果。

1 1#豎井及其施工洞段工程地質概況

1.1 工程地質條件

1#豎井區(qū)間隧道改造工程位于東莞市東城南區(qū)光明二路東北側莞惠城際東城南～寮步區(qū)間GZH-4標內(nèi)。屬剝蝕丘陵及丘間谷地，地勢略有起伏，地面標高在12.50～23.00 m之間。附近多為空地和道路，道路附件有管線通過，改造段地表為菜地、魚塘和荔枝林。隧道拱頂覆土主要有素填土、淤泥質粉質黏土、砂層、粉質黏土、全風化混合片麻巖層，洞身主要位于全風化混合片麻巖層。該場地上覆第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4ml）、沖積層（Q4al）、殘積層（Qel），下伏基巖為震旦系（Pz1）混合片麻巖。

本改造工程所在場地地質構造簡單，主要表現(xiàn)為上覆為第四系沉積層，其下為混合片麻巖，混合片麻巖在風化作用下形成殘積層。本次該場地勘察未發(fā)現(xiàn)有影響該構筑物的斷裂跡象，強風化混合片麻巖和弱風化混合片麻巖中節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎～較完整。

1.2 水文地質條件

本區(qū)間存在多處地表水，GDK19+800處有一溝渠由北向南流經(jīng)區(qū)間隧道，溝渠內(nèi)常年有水，水量隨降水量變化。GDK20+420線路左側有一魚塘，深度0.8～1.5 m。場地內(nèi)地下水水文地質條件受當?shù)貧夂颉⒌孛?、巖性、地質構造及人類活動等因素的影響，根據(jù)地下水埋藏條件可簡單劃分為孔隙水、基巖裂隙水。根據(jù)勘察鉆孔顯示地下水位埋深0.80～5.0 m，水位變幅4.2 m；地下水位隨季節(jié)變化，變幅0.5～2.0 m。巖石富水性和透水性與節(jié)理裂隙發(fā)育情況關系密切，節(jié)理裂隙發(fā)育的不均勻性導致其富水性和透水性也不均勻。

1.3 特殊土及不良地質

本場地廣泛分布有素填土及雜填土，松散～稍密，屬較不穩(wěn)定土體，易造成隧道及基坑坍塌；局部分布有沖積淤泥質粉質黏土，具有孔隙比大，壓縮性高，抗剪強度低等特點，具觸變性、流變性，屬不穩(wěn)定土體；本場地存在沖積的飽和砂層，其富水性大，結構松散～中密，屬較不穩(wěn)定土體，透水性中等～強。施工中易發(fā)生坍塌、涌水、涌砂等現(xiàn)象；飽和狀態(tài)下混合片麻巖殘積土及全風化混合片麻巖，土質不均，屬較不穩(wěn)定土體，受施工擾動，強度驟降，極易造成隧道坍塌、側壁失穩(wěn)。

2 1#豎井及其施工洞段施工技術

2.1 改造施工整體思路

本次改造工程隧道周圍土體已被擾動，自穩(wěn)情況差，開挖前施工降水井并利用已施工的降水井對周邊土體進行降水，然后洞內(nèi)對已完隧道拱部上方以及邊墻土體做徑向注漿加固處理；改造施工對土體的開挖及格柵鋼架的拆換，均按每一榀一循環(huán)（0.5 m）進行，施工完一循環(huán)的初支后方能進行下一循環(huán)土體的開挖和格柵的拆換。擴挖均采用人工開挖，嚴格控制開挖進尺。

2.2 隧道徑向注漿

根據(jù)本標段GZH-4標區(qū)間礦山法隧道正洞改造段，采用在已開挖的既有隧道空間內(nèi)對新隧道在開挖前進行徑向注漿的加固，注漿參數(shù)由注漿試驗孔確定，注漿范圍為新隧道開挖輪廓線至開挖輪廓線外3 m，注漿管材料為Φ42，t=3.25 m小導管。注漿孔按漿液擴散半徑1.5 m，孔底間距約2.0 m布設，縱向間距2.25 m，注漿孔按梅花形布置，注漿孔垂直于洞壁打入。左線拱部孔口環(huán)向間距約0.79 m，邊墻孔口間距約1.28 m；右線拱部孔口環(huán)向間距約0.64 m，邊墻孔口間距約1.0 m（注漿孔孔口環(huán)向布置可參見設計圖角度間距）（如圖1）。

橫通道改造徑向注漿范圍為改造開挖輪廓線以外3 m。注漿孔按漿液擴散半徑1.5 m，孔底間距約2.0 m布設，縱向間距1.5 m，注漿孔按梅花形布置，注漿孔垂直于洞壁打入。拱頂鉆孔開孔環(huán)向間距0.6 m，拱腰間距1.0 m。

注漿施工工藝如下：（1）注漿管的制作，按設計制作長1.4～8.0 m不等的注漿管，對于長度大于6 m的注漿管可采用分節(jié)焊接在一起，以滿足施工空間受限的要求。注漿管前端3 m采用電鉆鉆10 mm眼孔，眼孔間距為15 cm，沿管長方向呈梅花型布置。（2）測孔定位，左線拱部孔口環(huán)向間距約0.79 m，邊墻孔口間距約1.28 m；右線拱部 孔口環(huán)向間距約0.64 m，邊墻孔口間距約1.0 m注漿孔縱向間距170 cm，環(huán)間注漿孔呈梅花形布置。（3）按設計位置、孔徑、孔深鉆孔，并鉆完全部注漿孔后，進行清孔。用風槍把管打入孔內(nèi)，孔口用水泥砂漿封堵，并安裝好止?jié){塞。（4）注漿，注漿前進行現(xiàn)場注漿試驗，并得出試驗結果：1#井左右線徑向注漿加固部位主要在粉質粘土層，現(xiàn)場選取3個代表性注漿孔，漿液采用水泥單漿液，水灰比為1∶1，注漿初始壓力在0.5～1.0 MPa，穩(wěn)壓在1.3～1.5 MPa，并穩(wěn)壓15 min，測得平均單孔實際注漿量為1.58 m3，單線隧道每延米注漿量約13.1 m3，略大于設計注漿量。2#井右線及橫通道徑向注漿加固部位主要在全風化混合片麻巖，測得平均單孔實際注漿量為1.26 m3，單線隧道每延米注漿量約11.0 m3，與設計注漿量大致相同，現(xiàn)場施工時根據(jù)實驗結果調整注漿參數(shù)，注漿完后，用M5水泥砂漿填塞，注漿順序先隧道兩邊后中間，隔孔交替注漿。（5）當注漿達到終壓并穩(wěn)壓10 min，進漿速度為開始進漿速度的1/4且注漿量不小于設計注漿量的80%時，可確定該注漿孔達到結束的條件，結束后利用止?jié){閥或木塞將注漿孔口堵塞，以保持孔內(nèi)壓力，直至漿液完全凝固。

2.3 隧道回填砼施工

回填砼采用C20素砼，回填范圍為原隧道初支內(nèi)輪廓線面積減去與新斷面初支外輪廓線所相交的面積，回填前清理隧道底部雜物，拆除原初支臨時支撐?；靥铐樞驗橄然靥钏淼赖撞亢筮厜Γ捎玫乇幂斔晚欧绞椒謱臃侄我来位靥?，沿隧道方向每10 m一段。左線隧道中心線向右偏移0.94 m，回填范圍較小，回填砼先對隧道底作封底處理，后利用新安裝的左側邊墻鋼架、臨時仰拱作為回填邊墻砼的支撐，安裝模板，模噴新隧道初支砼（砼強度等級等同于隧道初支砼等級），每噴一層砼垂直高度不宜大于1 m，待強度達到要求后，分層澆筑回填砼，每層砼澆筑厚度不大于1 m，當回填砼水平寬度≤0.5 m時，回填砼與隧道初支砼一同采用噴射砼一次完成。右線向右偏移4.2 m，回填范圍較大，回填可采用相同于左線回填的方法，每層砼澆筑厚度不大于1 m。這種施工方法對新隧道鋼架的穩(wěn)定性要求高。為解決這種不穩(wěn)定因素，采用先回填砼后安裝新隧道鋼架的方法，分層澆筑時，可在已回填部分預埋鋼筋作為下一層回填時模板安裝的螺桿。其隧道改造右線回填示意圖如圖2所示。

2.4 超前支護及施工開挖

2.4.1 超前小導管注漿支護

超前小導管注漿加固地層技術，是通過沿隧道開挖輪廓線外縱向向前傾斜鉆孔安設注漿管，并注入漿液，達到超前加固圍巖和止水的目的，同時小導管還可起到超前管棚預支護作用。擴挖段正洞隧道采用超前注漿小導管，小導管采用外徑φ42 mm、壁厚3.25 mm熱軋無縫鋼管，長度為3.0 m，小導管環(huán)向間距0.33 m，縱向間距1.0 m，注漿管一端做成尖形，另一端焊上φ6加勁箍。在距離加勁箍1.0 m處開始鉆孔，鉆孔沿管壁間隔150 mm，呈梅花型布設，孔位互成90°，孔徑10 mm，小導管沿拱、墻擴挖范圍布置，外插角18°，左線改造段超前小導管布置。橫通道改造段超前小導管拱部范圍內(nèi)雙排設置，環(huán)向間距0.3 m，縱向間距1.0 m，外插角18°，小導管采用外徑φ42 mm、壁厚3.25 mm熱軋無縫鋼管，長度為3.0 m。

2.4.2 開挖步序

擴挖段均采用人工開挖，嚴格控制開挖進尺。改造施工對土體的開挖及格柵鋼架的拆換，均按每一榀一循環(huán)（0.5 m）進行，施工完一循環(huán)的初支且臨時支撐砼達到設計強度后方能進行下一循環(huán)土體的開挖和格柵的拆換。以左線開挖施工步序為例，其開挖步序如下。

（1）開挖①部土體，拆除開挖范圍內(nèi)既有隧道初支，人工拆除新隧道鋼架節(jié)點過渡單元B、C，安裝新隧道左側拱部鋼架及中隔壁接長鋼架，掛網(wǎng)噴射混凝土施作新隧道左側拱部初期支護及中隔壁。施作新隧道②部開挖范圍內(nèi)周邊超前小導管。

（2）施作新隧道②部開挖范圍內(nèi)周邊超前小導管。開挖②部土體，拆除開挖范圍內(nèi)既有隧道拱部右側初支，人工拆除新隧道臨時橫撐鋼架節(jié)點過渡單元D，安裝新隧道拱部右側鋼架及臨時橫撐接長鋼架，并設置鎖腳錨桿。鉆孔設置系統(tǒng)錨桿后，掛網(wǎng)噴射混凝土施作新隧道右側拱部初期支護及臨時支護。

（3）開挖③部土體，并拆除③部開挖周邊既有隧道初期支護，拆除新隧道初支鋼架節(jié)點過渡單元A，安裝新隧道右下部鋼架，掛網(wǎng)噴射混凝土施作新隧道右側邊墻期支護及剩余仰拱初支護，使隧道初支護封閉成環(huán)。

2.4.3 橫通道改造開挖施工步序

（1）施作改造橫通道拱部超前小導管，擴挖原橫通道拱頂部分土體，鑿除原橫通道施工的超前小導管及長管棚，破除原橫通道拱部加強環(huán)及初支格柵鋼架A、B單元，安裝改造橫通道格柵鋼架O、P、Q單元，施工改造后橫通道拱部初期支護噴混。

（2）接長拱部加強環(huán)鋼筋，施工改造后橫通道拱部加強環(huán)如圖3所示。

2.4.4 擴挖隧道初支施工

首先進行鋼架制作，格柵鋼架在加工廠集中加工，程序化施工。施做時，測量人員根據(jù)鋼格柵設計圖和操作工人的要求在鋼平臺上放樣，畫出1∶1的鋼格柵大樣圖，包括各連接點的法線方向。

為保證鋼架置于穩(wěn)固的地基上，施工中在鋼架基腳部位預留出0.15～0.20 m原地基，架立鋼架時挖槽就位，并在鋼架基腳處設槽鋼以增加基底承載力。鋼架按設計位置安設，在安設過程中鋼架和初噴層之間有較大間隙時設墊塊，鋼架與圍巖（或墊塊）接觸間距不大于50 mm。為增強鋼架的穩(wěn)定性將鋼架與鎖腳錨管焊接在一起。

初支混凝土采用濕噴工法施工。噴射混凝土配合比，通過室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗選定，并符合施工圖紙要求，在保證噴層性能指標的前提下，盡量減少水泥和水的用量。速凝劑的摻量通過現(xiàn)場試驗確定，噴射混凝土的初凝和終凝時間，滿足施工圖紙和現(xiàn)場噴射工藝的要求，噴射混凝土的強度符合施工圖紙要求，配合比試驗成果報送監(jiān)理工程師批準。噴射混凝土供料單在實際使用噴射混凝土前12 h前報送監(jiān)理工程師。噴射混凝土施工前56天，為每種擬用的外加劑至少作三次試塊試驗板，試驗板測定的噴射混凝土工藝質量和抗壓強度達到要求后，才能進行噴射混凝土施工。

莞惠城際GZH-4標改造擴建工程Ⅵ級圍巖采用臺階法開挖，拱頂部采用人工手持風動鑿巖機，出碴采用裝載機配合農(nóng)用自卸車運輸。

2.4.5 擴挖隧道施工洞內(nèi)運輸

本隧道斷面為圓弧狀，隧道出渣應鋪設簡易路面，隧道初支后需在仰拱回填65 cm厚磚渣或碎石土以保證車輛平穩(wěn)行駛，回填時用挖掘機整平壓實。區(qū)間隧道內(nèi)土方采用小型農(nóng)用自卸汽車運輸，車載量約為3.3 m3碴土，剛好為提升料斗滿裝是的容積。運送至豎井井底時，車頭轉向另外一隧道洞口，然后倒車至料斗坑卸土。

2.5 隧道防排水

隧道防水的主要方法采用徑向注漿、超前小導管注漿、砼結構自防水；排水的主要方法采用臨時排水溝，因為豎井小里程隧道為上坡，故水可通過小溝自地流出。豎井大里程隧道為下坡，隨隧道開挖進尺每隔30 m設置一集水坑，用水泵接水管排至豎井集水坑內(nèi)。水管沿隧道初支砼墻壁設置。

2.6 監(jiān)控量測

本改造隧道采用信息化設計和施工，施工中應重視和加強監(jiān)控量測工作，把監(jiān)控量測工作貫穿于施工過程的始終，并應及時反饋信息指導設計和施工，暗挖隧道按噴錨構筑法設計和施工，現(xiàn)場監(jiān)控量測是此工法的重要組成部分?，F(xiàn)場監(jiān)控量測必作項目有洞內(nèi)外觀察及地質描述、拱頂下沉量測、水平凈空收斂量測、地表下沉量測和淺埋段地面建筑沉降及傾斜量測。其它項目可根據(jù)施工時的具體情況選作。施工中，圍巖及支護的穩(wěn)定性應根據(jù)開挖工作面的狀態(tài)、凈空水平收斂值及拱頂下沉量的大小和速率綜合判斷，并及時反饋于設計和施工中，根據(jù)水平相對凈空變化值進行判斷時，應符合《鐵路隧道噴錨構筑技術規(guī)范》的有關規(guī)定。

3 結論

我集團公司承建的在建莞惠城際GZH-4標起訖里程為DK19+780～DK25+080，正線全長5.300 km，設計時速為200 km/h，隧道采用暗挖法施工。由于線路技術標準的提高，1#豎井按原線路及技術標準施工完成部分段落，GDK20+420施工橫通道等需要進行改擴建施工，原完成開挖的隧道斷面需要加大、左線線位往右側偏移0.94 m、右線線位往右側偏移4.20 m、隧道已施工段落內(nèi)左右線線路縱斷標高整體上抬1.339 m。論文在詳細介紹了1#豎井及其施工洞段工程地質條件、水文地質條件基礎上，提出了因該工程隧道施工需要穿越?jīng)_積的飽和砂層，施工中易發(fā)生坍塌、涌水、涌砂等現(xiàn)象；同時，隧道穿越的主要地層混合片麻巖殘積土及全風化混合片麻巖，土質不均，屬較不穩(wěn)定土體，受施工擾動，強度驟降，極易造成隧道坍塌、側壁失穩(wěn)。為之，確定了在工程改擴建施工前利用已施工的降水井對周邊土體進行降水，然后洞內(nèi)對已完隧道拱部上方以及邊墻土體做徑向注漿加固處理；改造施工對土體的開挖及格柵鋼架的拆換，均按每一榀一循環(huán)（0.5 m）進行，施工完一循環(huán)的初支后方能進行下一循環(huán)土體的開挖和格柵的拆換。擴挖均采用人工開挖，嚴格控制開挖進尺總體施工思路。按以上確定的整體施工思路，進行了隧道的改擴建工程，取得了成功。該工程的成功為今后同類工程的施工提供了新思路，新方法。

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