穿越斷裂帶地質的隧道洞門挖掘施工技術
作者：張春亮 （中鐵十九局集團第六工程有限公司， 江蘇 無錫 214028）時間：2022-01-25
摘 要 ：位于四川省綿陽市高川鄉二郎村境內的新建成都至蘭州鐵路 CLZQ-5 標躍龍門隧道 1# 斜井，其穿越地質情形特 別復雜的龍門山斷裂帶，該地區的地質情況極為復雜，呈現出典型的“四極三高”特征，即地形切割極為強烈、構造條件 極為復雜活躍、巖性條件極為軟弱破碎、汶川地震效應極為顯著 ；屬于地質條件十分復雜的艱險山區。躍龍門隧道 1# 斜 井的洞門施工，克服種種不利條件，為鐵路工程單位惡劣地質條件下的隧道洞門施工提供了寶貴的驗。
關鍵詞 ：隧道 ；山區 ；惡劣地質條件 ；洞門施工
來源：智能建筑與工程機械
中圖分類號 ：U455.49 文獻標識碼 ：A 文章編號 ：2096-6903(2021)04-0039-02
1 工程概況
成蘭鐵路躍龍門隧道 1# 斜井位于四川省綿陽市安縣 高川鄉二郎村境內，正線里程 D2K093+600 右 900 m， 距斜井洞口直線距離約 200 m。由生活區及生產區（拌 和站、鋼筋場）組成。
氣象、水文及地質情況。測區內屬亞熱帶濕潤季風氣 候區，春季冷空氣活動頻繁，氣溫回升不穩定，常有春、 夏旱發生，盛夏多暴雨，有洪澇天氣發生，秋季氣溫下降 快，常有連陰雨天氣出現。多年平均降水量 1 053.2 mm， 年最大降水量為 1 421.4 mm，最少降水量為 608.7 mm， 降水的季節分配極不均勻。雨季月份為 5 ～ 9 月。地表 水受降雨控制明顯，雨季流量大，枯水季節水量小或干 涸。流域內支流呈樹枝狀分布，支流發育。
2 施工難點及洞門開挖方案的確定
2.1 施工難點
工程區緊鄰龍門山中央斷裂，距離約 900 m，龍門山 中央斷裂全長約 500 km，總體走向 N40o ～ 60oE，傾向 NW，傾角 60o ～ 80o。為逆沖兼右旋走滑性質，破碎帶 寬度一般在 30 ～ 200 m。是貫穿于整個龍門山中部的一 條“深大斷裂”，亦是“5 · 12”汶川特大地震的發震構造。
鸚哥嘴泥石流 ：位于 1# 斜井進口段，距離臨建生 活區 300 m，溝縱深 1.5 km，寬 10 ～ 15 m，坡降比 約 3.5%，相對高差 800 m，堆積區較寬緩，主要物質 來源為“5 · 12”地震產生的松散堆積物，該泥石流曾 在 2010 年 大 規 模 暴 發， 沖 出 堆 積 物 厚 2 ～ 3 m， 受 “5 · 12”地震影響，上方還有大規模松散物質存在，在 暴雨等條件誘發下，還可能再度爆發。鸚哥嘴泥石流具 體圖片如圖 1 所示。
2.2 洞門開挖方案的確定
堅持“嚴注漿、短進尺、弱震動、強支護 [1]”的原 則，軟弱圍巖、斷層破碎帶隧道施工時，認真落實 ：“三 超前、四到位、一強化”施工技術措施。綜合因素考慮， 躍龍門隧道 1# 斜井洞口導向墻施做采用大管棚導向墻開 挖施做方案。
3 施工工藝及流程
3.1 大管棚施工工藝
3.1.1 施作護拱
管棚的導向管即為孔口管，管棚的施作質量受到孔 口管安放的平面位置、傾角、外插角準確度的影響。孔 口管規格 ：熱軋無縫鋼管，外徑 114 mm，壁厚 5 mm。 設定原理為 ：使用坐標法利用經緯儀在工字鋼架上確定 出它的平面位置 ；再利用坡度板外加水準尺確定孔口管 的傾角 ；孔口管的外插角最后用前后差距法來確定。
3.1.2 搭設鉆孔平臺及布置鉆機
（1）用質量較好的鋼管腳手架搭設鉆孔平臺，保證 鉆機能夠由高孔位向低孔位進行鉆孔。（2）平臺所選擇 的地基要穩固，決不能使用松軟地基。腳手架搭設要穩 固、安全，以防止在鉆孔過程中，鉆機產生不均勻沉降、 晃動而影響鉆孔質量。（3）鉆機就位 ：精確核定鉆機位 置，用掛線、經緯儀、鉆桿導向等相補充的方法，最終 保證鉆機的鉆桿軸線與孔口管軸線相重合。
3.1.3 鉆孔
（1）剛開鉆時，先低壓、低速，待成孔 10 m 后可根據具體地質情況逐步調整風壓、鉆速。（2）在鉆進過 程中，要經常利用測斜儀測定其位置，根據鉆桿的鉆進 狀態判斷成孔質量。（3）保證鉆桿鉆進過程中動力器、 扶正器、合金鉆頭以同心圓的形式鉆進。（4）做好施鉆 過程中的原始記錄并認真填寫，及時對鉆進過程中的巖 質進行地質判斷、描述，并作為后續洞身開挖時的地質 預測預報提供依據。（5）鉆頭直徑采用 φ108 mm 大小。
3.1.4 清孔和驗孔
（1）用鉆桿及鉆頭反復、及時的掃孔，清除多余沉 渣，確保孔徑、孔深符合設計要求。（2）使用人工高壓 風槍從孔底向孔外清理鉆渣。（3）用紅外線測距器、經 緯儀、測斜儀檢測孔深、傾角、外插角。
3.1.5 大管棚鋼管的安裝
（1）鋼管（外徑 108 mm，壁厚 6 mm）采用鋼花管 上鉆孔，呈梅花型布置，孔徑 10 mm，孔間距 15 cm[2]。 管頭焊成圓錐形，便于入孔。導管施做范圍及管距 ：環 向間距 40 cm、單線斷面施做范圍 α 為拱部 120°。（2） 棚管鋼管的頂進采用裝載機與管棚鉆機相配合的方法， 用裝載機在人工配合下頂進鋼管。
3.2 注漿
（1）有孔鋼花管安裝完畢后，放入鋼筋籠，最后向 孔內注漿，注漿液由 ZJ-400 高速制漿機拌制。并用注漿 機將砂漿注入管棚鋼管內。初壓 0.5 ～ 1.0 MPa，終壓 2 MPa，持壓 15 min 后停止注漿。由于圍巖破碎，地 下水發育，為調凝需要，部分采用水泥―水玻璃雙液漿。 （2）單孔注漿結束標準 ：1）注漿壓力逐漸升高，當達到 設計終壓并穩定 10 min ；2）注漿量不小于設計注漿量 的 80% ；3）進漿速度為開始進漿速度的 1/4。
4 勞動組織
管棚加工作業工人 4 人，鉆機操作工人 2 ～ 3 人， 鋼管頂進作業工人 6 人，注漿作業工人 5 人，雜工 3 人。
5 設備機具配置
50 裝載機 1 輛、成孔用鉆機 1 臺、空氣壓縮機 2 臺、 注漿機 2 臺、ZJ-400 高速制漿機 1 臺、振動棒 4 個、型 鋼彎曲機 2 臺、切割機 2 臺、弧焊機 3 臺、砼罐車 2 輛、 鋼模、木模若干。
6 質量控制
控制項目詳如表 1 所示。
7 安全及環保要求
7.1 安全要求
大管棚必須在洞身開挖前完成。腳手架搭設及鉆機 平臺設置應選址在較穩固的地基上。在軟弱圍巖地段施 做時，為了保證施作過程的安全性，適當施做噴錨支護， 用以穩定周邊松散圍巖來進行開挖。
7.2 環保要求
隧道施工中產生的污水要事先處理后再進行排出， 決不能肆意亂排。正確做法是 ：首先對污水進行化學處 理還原，然后排入多級沉淀池進行沉淀過濾，去除有害 物質后，再排出或者循環利用。
8 結語
由中鐵十九局六公司施工的新建成都至蘭州鐵路躍 龍門隧道 1# 斜井，本著科學設計、精心施工的理念，誠 意建造一支精品鐵路，為大山深處人民方便出行、脫貧 致富做出貢獻的同時，也為復雜地質狀況下的鐵路隧道 挖掘積累了寶貴經驗。
參考文獻
[1] 劉清花.城軌隧道下穿既有立交橋基礎施工技術[J].鐵道建筑 技術,2016(5):64-67.
[2] 王亞軍.莞惠城際富水Ⅵ級圍巖淺埋暗挖隧道施工關鍵技術
[J].鐵道建筑技術,2016(5):52-56.
Construction Technology of Tunnel Gate Excavation through Geological Fracture Zone
ZHANG Chunliang
(China Railway 19th Bureau Group Sixth Engineering Co., Ltd., Wuxi Jiangsu 214028)
Abstract: Located in Erlang village, Gao Chuan township, Mianyang city, Sichuan province, the 1# inclined shaft of Yuelongmen tunnel of CLZQ-5 contract of Chengdu-Lanzhou railway, which is a newly-built railway, passes through Longmenshan fault zone with extremely complex geological conditions. The geological conditions in this area are extremely complex, showing typical characteristics of "four poles and three highs", namely, the terrain cutting is extremely strong, the structural conditions are extremely complex and active, the lithologic conditions are extremely weak and broken, and the Wenchuan earthquake effect is extremely significant. It is a dangerous mountainous area with complicated geological conditions. The tunnel portal construction of No.1 inclined shaft of Yuelongmen tunnel overcomes various unfavorable conditions and provides valuable experience for tunnel portal construction of railway engineering units under severe geological conditions.
Keywords: tunnel; mountainous area; severe geological conditions; portal construction