211212121_高地应力铁路特长隧道施工技术研究

价值工程
0引言
目前川藏铁路已如火如荼地展开建设，该铁路不但具有重大的战略意义，而且对繁荣西藏地区经济，加快其他地区与西藏之间的人员往来也将会发挥重要的作用。

但由于川藏铁路处于青藏高原板块活动区域，地质构造运动也是目前我国大陆地区比较强烈的区域，受板块运动的影响，使得该处地质不但极其复杂，而且板块的运动也造成地质之间产生巨大应力，深度越深其应力越大，加之该地区地质多为硬岩结构，岩体硬脆且较为破碎，当隧道开挖至此区域时周边地质便会受高地应力效应产生岩爆。

川藏线拉萨至林芝段岗木拉山隧道所就穿越上述地质，该隧道不但是铁路特长隧道（隧道长达11660m），而且埋深较深，周边环境及地质环境极其复杂，为保证隧道施工质量及人员设备的施工安全，减少因地质原因而产生的返工，项目部采取多种措施，最大程度地减少了岩爆发生的频率，提高了洞内施工安全系数，保障了施工人员及机械设备的安全。

同时也减少了因高地应力现象造成的初支开裂、洞内掉块或塌方状况的发生，减少了返工处理的工作量，不但提高了施工质量，节省了施工措施费用，而且也大大加快了施工进度。

通过现场实际应用，该隧道所采取的措施在高地应力铁路特长隧道施工中取得很好的效果。

1工程概况
新建铁路川藏线拉萨至林芝段LLZQ-11标岗木拉山隧道位于青藏高原东南部西藏林芝市米林县，属于冈底斯山与念青唐古拉山、喜马拉雅山之间的藏南谷地。

线路设计时速160km/h，为全线关键控制性工程之一。

该隧道起讫里程：DK346+340~DK358+000，全长11660m，属于铁路桥隧中的特长隧道。

隧道下伏基岩为早白垩系（K1γδ0）英云闪长岩及（K1δ）闪长岩、新元古-中元古界念青唐古拉岩群八拉岩组片麻岩（Pt2-3b），最大埋深1813.66m。

围岩整体岩性以闪长岩、片麻岩为主。

由于线路穿越新构造运动强烈、应力高度集中的地质，且埋深较大，隧道存在高地应力现象，强烈岩爆地段长达2580m。

2高地应力隧道岩爆处理总体技术方案
在隧道施工前，首先对隧道进行超前地质预报，以及测试其地应力，并对围岩进行监控量测以判断可能发生岩爆的地段及概率，以便提起采用预处理措施。

在隧道开挖后还需采取相应的针对性措施：如超前应力释放与水压爆破后等待相结合、高压水喷洒裸露岩体、立架、打设涨壳式预应力中空锚杆、挂设网片、喷砼、人员和机械主动防护相结合等措施。

改善施工环境，降低岩爆发生的等级及频率以及发生岩爆后的危险系数，保障洞内作业人员及机械设备安全，并尽可能降低或避免因强烈岩爆导致初支开裂、掉块及坍塌现象的发生，减少人、材、机等资源浪费及返工
高地应力铁路特长隧道施工技术研究
Study on Construction Technology of Super Long Railway Tunnel under High Ground Stress
万新轩WAN Xin-xuan
（中铁十七局集团第四工程有限公司，重庆401120）
（China Railway17th Bureau Group Fourth Engineering Co.，Ltd.，Chongqing401120，China）摘要:本文主要介绍了在新建铁路川藏线拉萨至林芝段岗木拉山隧道施工中，由于施工区域位于青藏高原地质构造带，受地壳板块运动影响使得该区域地质应力高度集中，加之隧道长度较长埋深较深，使得隧道周边存在高地应力现象，从而造成隧道在施工过程中产生岩爆状况，不但增加了施工难度，而且对施工人员及机械设备均产生很大安全隐患，同时也对隧道施工质量及施工进度产生严重影响。

为保证隧道施工质量及人员设备的施工安全，项目部采取多种措施，最大程度地减少了岩爆发生的频率，提高了洞内施工安全系数，保障了施工人员及机械设备的安全。

而且也减少了因高地应力现象造成的初支开裂、洞内掉块或塌方状况的发生，减少了返工处理的工作量，不但提高了施工质量，节省了施工措施费用，而且也大大加快了施工进度。

该高地应力铁路特长隧道所采取的施工措施也为后续类似施工提供了借鉴和参考。

Abstract:This paper mainly introduces the construction of Gangmula Mountain Tunnel in Lhasa Linzhi Section of the newly built Sichuan Tibet Railway.Because the construction area is located in the geological tectonic zone of the Qinghai Tibet Plateau,the geological stress in this area is highly concentrated due to the crustal plate movement.In addition,the deep burial depth of the tunnel leads to the existence of high ground stress around the tunnel,resulting in rock burst during the construction of the tunnel,which not only increases the construction difficulty,Moreover,it has a great potential safety hazard for construction personnel and mechanical equipment,and also has a serious impact on the tunnel construction quality and progress.In order to ensure the tunnel construction quality and the construction safety of personnel and equipment,the Project Department has taken various measures to minimize the frequency of rock burst,improve the safety factor of tunnel construction,and ensure the safety of construction personnel and mechanical equipment.It also reduces the occurrence of initial support cracking,block falling or collapse caused by high ground stress,reduces the workload of rework,not only improves the construction quality,saves the cost of construction measures,but also greatly speeds up the construction progress.The construction measures taken for the super long tunnel of the high ground stress railway also provide reference for the subsequent similar construction.
关键词:高地应力；特长隧道；安全；经济
Key words:high geostress；extra long tunnel；economics；security
中图分类号:U455文献标识码:A文章编号:1006-4311（2023）13-052-03doi:10.3969/j.issn.1006-4311.2023.13.016
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作者简介:万新轩（1986-），男，江苏仪征人，毕业于南京工业大
学，研究方向为隧道工程技术管理。

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Value Engineering
处理的次数，以取得提高施工进度、
满足施工质量、达到降损增效的目的。

3高地应力隧道岩爆处置施工技术3.1工艺流程
3.2超前地质预报
采用TSP203系统进行超前地质预报可以得到掌子面
和前方岩体P 波、
Vp 波速特征，通过地质雷达（GPR ）法得到前方岩体的波形特征等，
结合隧道埋深、掌子面的岩体结构面形状、
岩体的破碎程度、岩体强度、隧道水文地质条件，分析得出综合超前地质预报，
结合施工图纸预设计情况，预测隧道掌子面前方围岩岩爆可能情况及发生岩爆的
危险等级[1]
（见图2）。

3.3地应力测试及围岩监控量测
①根据超前地质预报情况，在预测为强烈岩爆高发段
落进行地应力测试，通过测试数据及超前地质预报情况综
合分析预判掌子面前方围岩岩爆等级，
提前做好预防措施。

②施工过程中，
加强对掌子面至二衬未衬砌段落进行围岩监控量测，
通过沉降量、收敛变形数据分析，来指导掌子面施工是否安全，若发现异常情况及时撤离人员、设备，
并立即向上级领导汇报。

3.4采取预处理措施
根据超前地质预报及地应力测试结果，对于大概率发
生强烈岩爆现象的段落，
采取预处理措施。

掌子面沿拱墙开挖轮廓周边线施作Φ76超前应力孔提前释放应力，
降低岩体能量，
超前应力释放孔环向间距1.5m ，纵向间距20m ，单孔长度25m ，孔内注高压水劈裂释放应力或在应力释放孔
底弱爆破松动岩体提前释放应力，
孔位示意图见图3。

3.5钻孔爆破
①采取短进尺（以单循环进尺≤2m 为宜）
，尽可能全断面开挖，
一次成型，减小爆破对围岩的扰动，减少爆破动应力的叠加，控制爆发裂隙的生成，避免由于爆破诱发岩爆，
从而降低岩爆频率和强度。

②采用水压光面爆破施工技术，周边眼间距控制在
25cm 以内，
采用隔眼装药，堵塞炮泥，增加光爆效果，以达
到开挖轮廓线圆顺。

尽量避免凹凸不平造成应力集中，
以图2隧道超前地质预报
图1高地应力隧道强烈岩爆处置施工工艺流程图
超前地质预报地应力测试及围岩监控量测
采取预处理措施
钻孔爆破等待应力释放
找顶排险出渣
初期支护处理措施
二次衬砌处理措施
下一循环
图3超前应力释放孔示意图
线
路中线隧道中线
内轨顶面
25m
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价值工程
达到减弱岩爆的发生。

3.6等待应力释放
在掌子面及临近裸露岩面喷洒高压水，
再次释放围岩应力，
一般时间为0.5~1.0h ，尽量降低岩爆发生的等级及频率以及发生岩爆后的危险系数[2]
（见图4）。

3.7找顶排险
采用挖机对掌子面拱顶及其附近松动岩体及局部爆
破不平整的部位进行处理，此时间段为岩爆高发区间，
须由专人盯控，
发现险情立即通知相关人员、机械撤离至安全区域。

3.8出渣
此时间段为岩爆高发区间，
须有专人在安全区域进行盯控，发现险情立即通知相关人员、
机械撤离至安全区域。

3.9初期支护处理措施
①封闭掌子面及开挖后的裸露围岩：采用5cm 厚
CF25钢纤维混凝土
（钢纤维掺量25kg/m 3）或C25合成纤维混凝土
（合成纤维掺量25kg/m 3）对裸露围岩进行封闭处理。

②超前锚杆：施作Φ25超前锚杆，环向间距0.5m ，纵向间距2m ，
单根长3.5m 。

③拱墙挂设ϕ6钢筋网，网格间距25×25cm ；拱墙设置
4.0m 长YE25-5涨壳式预应力中空锚杆，锚杆间距1.0×
1.0m ，
交错布置；安装时，锚杆垫板要将钢筋网压住再喷射砼；
拱墙架设Ⅰ14型钢拱架，纵向间距1m ，复喷C25混凝土厚17cm 。

④爆坑处理：对岩爆段落产生的爆坑，爆坑深度≤50cm 的采用同标号喷射砼回填处理；爆坑深度>50cm 的采用C20砼回填处理。

3.10洞内安全防护棚架搭设
棚架防护原理：
工人在掌子面钻孔作业时，顶棚骨架展开，液压油缸升起棚架，
和防护网共同覆盖整个钻孔台架，
保证工人在安全防护下作业。

初期支护需要安装拱架时，
可以将顶棚骨架沿走行轨道向掌子面方向收缩，便于拱架安装作业。

防护棚架构造如图5所示：图中“1”标识为I10工字钢顶棚骨架，共计10根，骨架之间挂设防护网；
图中
“2”标识为I10工字钢走行轨道，共计2根；图中“3”标识为液压顶升油缸，
共计4个；图中“4”标识为骨架走行装置，共计20套，每个顶棚骨架通过走行装置与两侧走行轨道连接。

3.11二次衬砌处理措施
①施工过程中，
加强对掌子面至二衬未衬砌段落进行围岩监控量测，
通过沉降变形观测数据分析，来指导掌子面施工是否安全以及预留变形量参数是否需要调整；若发现异常情况及时撤离人员设备，并立即向上级领导汇报[3]；
②加强二次衬砌安全步距管控，预防因步距超标导致强烈岩爆段落应力释放造成的初支侵限及坍塌现象的发生。

4安全质量保障措施
①所有进洞人员必须配戴好防护钢盔，穿好防护服，
施工人员必须经防岩爆应安全训后方可进洞作业施工，
项目部需定期组织防岩爆应急演练。

②隧道爆破必须由专职人员进行统一指挥，
爆破前所有人员必须位于安全区内。

③洞内施工机械设备必须设置防护网，
驾驶仓顶部设置减震钢板，
机械设备的操作人员必须经过相应部门组织的安全技术操作规程培训，考试合格后，
持有效证件上岗。

④炮眼位置、深度及数量必须按照爆破设计参数进行，减少超挖，严禁欠挖，
严格控制每次开挖进尺深度，初支完成后需安排专人监测其开裂及掉块等情况。

5结束语
针对高地应力铁路特长隧道施工存在的岩爆问题，
项目部通过采取一系列针对性措施，
最大程度的减少了岩爆发生的频率，提高了洞内施工安全系数，保障了施工人员
及机械设备的安全。

而且也减少了因高地应力现象造成的初支开裂、洞内掉块或塌方状况的发生，减少了返工处理
的工作量，
不但提高了施工质量，节省了施工措施费用，而且也大大加快了施工进度。

通过现场实际应用，
该隧道所采取的措施在高地应力铁路特长隧道施工中取得很好的效果，也为后续类似施工提供了借鉴和参考。

参考文献:
[1]TB 10121-2007，铁路隧道监控量测技术规程[S].[2]王明慧，张忠爱，张桥.渝黔铁路极高地应力隧道施工控制技术[J].铁道工程学报，2015，32（11）：93-97.
[3]TZ 204-2008，
铁路隧道工程施工技术指南
[S].图4裸露岩面洒水释放应力
图5隧道洞内防护棚架结构示意图
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