隧道大跨变截面12-20 (9时)

铁路多线、变断面大跨段隧道施工技术研究

1、工程概况

重庆枢纽遂渝引入线桐子林隧道位于重庆市北碚区，嘉陵江左岸，属低山峡谷地貌，地形起伏较大。隧道起讫里程：DK123＋313～DK125＋743，全长2430m。隧道按时速200km/h进行设计，净空按电气化铁路、双层集装箱限界办理。全隧采用复合衬砌结构，其中DK123+777～DK123＋982段由于预留襄渝线上行客车联络线采用双线～三线的变断面大跨复合式衬砌，隧道最大开挖跨度达19.06m,开挖高度13.47m。

2、主要技术特点

2.1、地质条件差

隧道变断面大跨段，呈低山峡谷地貌；隧道洞身DK123+834～＋883段覆盖2～40m的滑坡堆积体，土体为粉质粘土夹碎、块石，厚5～30m，基岩为泥岩夹砂岩及灰岩，岩层破碎，节理及地下水发育；围岩判定为Ⅳ级围岩。围岩遇水软化，且本地区降雨量丰富，地层含水量大，隧道开挖后振动影响山体，易产生滑坡及开挖面易产生坍塌。

2.2、衬砌施工断面转换频繁，工法转换难度大

DK123＋830～DK124＋047大跨段衬砌，含6种类型净空断面；为保证衬砌质量，采取液压衬砌台车拱墙一次性施工；由于隧道中线空间位臵转换及断面净空不断变化，需要合理安排衬砌施工顺序及科学设计衬砌台车结构，如何解决变断面施工工法转换，是解决问题的

关键和难度所在。

图2.2 桐子林隧道进口大跨段平面布置图

2.3、小净距隧道施工，中夹岩柱体稳定性控制难

正洞DK123+760～830段对应预留襄渝线上行客车联络线LC4K1＋857.16~+927.16段70m要求一次建成，洞身穿越围岩为泥岩夹砂岩，岩层破碎，节理发育，无水，围岩级别为Ⅳ级。两单洞间净距1.5m~5.5m，为双洞小净距隧道。

小净距隧道与普通分离式隧道的主要区别是，前者中夹岩柱体的厚度较薄，因施工过程中的多次扰动而成为受力薄弱环节。当围岩类别较低，岩柱较薄时，其中夹岩柱体将形成贯通的塑性区，严重影响围岩的稳定性。

2.4、隧道开挖跨度大

多线、变断面隧道最大开挖宽度19.06m，开挖高度13.47m。3、施工方案、施工方法及工艺

3.1多线大跨段变断面施工技术

3.1.1多线大跨段开挖、支护

（1）、方案的确定

该隧道多线大跨段参考目前国内外类似大跨地下工程实例及以往的施工经验，针对开挖跨度大、围岩破碎、节理与地下水发育，遇水软化等工程特点和确保施工安全，做到稳中求快，课题组对大管棚、预留核心土环形开挖、双侧壁导坑、正台阶先拱后墙、中隔墙等施工方法进行了多方面的研讨、论证、比选，最后确定大跨段隧道开挖采用中壁法施工，能有效地控制围岩变形和保护围岩的天然承载力。

（2）、施工方法

依照中壁法施工工艺，中壁法按“小分块、短台阶、早成环，环套环”施工原则，进行分部开挖，支护成环。见下图。

隧道中线

Ⅱ

①

③

Ⅳ

⑤

⑦

Ⅵ

Ⅷ

⑨

Ⅹ

Ⅻ

Ⅱ横断面图

中心纵断面图

图3.1-1 中隔墙分部开挖

①⑤

③

⑦

⑨

Ⅱ

开挖顺序：超前小导管支护后，按① ③ ⑤ ⑦ ⑨ 11，即先开挖1断面，每开挖循环进尺1. 5m 后，架立侧壁钢拱架及中壁临时钢拱架，挂网锚固喷射混凝土封闭成环；依此程序待①断面开挖支护成环达10～15m 后，开挖③断面；③断面开挖10～15m 后，开挖⑤断面，使左右开挖相距5～8m ，上下形成10～15m 台阶；依次开挖⑦ ⑨ 11断面。⑨、11断面初期支护封闭成环完成6～15m 后，灌注仰拱及填充混凝土。根据监控量测反馈信息数据分析，一次拆除中隔墙10～15m,施挂防水板，绑扎钢筋，再施作二次衬砌墙拱混凝土。

为增加基底承载力，在每次安装拱架底脚处施作锁脚与拱架焊联，并在拱架底部衬垫150＃混凝土预制块，，加大承压面积。同时严格缩短左右半断面距离，使左右半断面快速圆顺成环。

（3）、施工工艺 1）、超前小导管注浆

①、⑤导坑开挖，围岩自稳能力较差时,采用超前小导管注浆加强对围岩的注浆固结。

小导管采用ф42 , 壁厚为3.5mm 的无缝钢管，长为3. 5m，环向间距为40cm，沿隧道开挖轮廓线，以5°的外插角布臵，前后两排小导管搭接长度不小于110m，开挖后及时施作锚喷和型钢支撑，并将超前小导管端头焊接在工字钢支撑顶部，以形成整体，在钢管尾部215cm范围钻ф10mm 的注浆花孔,孔距为20cm。

采用水泥—水玻璃双液浆，胶凝时间为2min，注浆设备采用DW250/ 50型双液注浆泵。

图3.1-2注浆小导管

2）、掘进

①、左右导坑、中隔壁及上下半断面均采用复式楔形掏槽，光面爆破，并设周边缓冲减震孔。

②、先沿开挖轮廊线布臵1排密炮眼即周边缓冲减震孔，其眼距为60cm，距隧道轮廊线5cm，爆破时均不装药；再于周边缓冲减震孔内侧30cm处布臵1圈炮眼(即周边眼)，眼距60cm，眼深与外圈眼相同，眼内按正常药量装小直径药卷；孔位与周边缓冲减震也成梅花

形布臵。周边孔先起爆，此时的周边缓冲减震孔本身就能起到缓冲作用，在起爆后使周边密排空眼之间形成贯通的裂缝，又能起到反射其它炮眼爆破产生的爆破应力波的作用，使轮廓线附近的岩石破坏减到最小程度。

③、布臵下半断面炮眼时，考虑到有两个临空面，爆破时，石碴向上抛掷会打坏临时支护的混凝土喷层，故第一排炮眼的最小抵抗线以1. 1m左右为宜。先起爆的碴堆可以为下面几排炮眼起到覆盖作用，防止飞石对拱部临时支护的冲击。

④、一般隧道爆破，炮孔都是拱形布臵拱形起爆，拱形对外力抵抗力大，要使它破碎用炸药量大，所产生的震动效应也随之增大，因此采用线形布臵炮孔线形起爆，使岩石的夹制减小，有利于爆破，以减少对地表建筑物的震动。炮孔线形布臵和起爆具有布臵炮孔简单;炮孔参数准确；临空面好，可提高炸药爆炸能量利用率，用炸药量少，爆破震动速度小；炮孔排列整齐便于钻孔，可提高钻孔效率；易于采用光面爆破，控制开挖轮廓；便于调装孔网参数控制岩石块度，提高装载效率。

⑤、雷管采用3～29段非电毫秒雷管，隔段使用；炸药采用2号岩石硝铵炸药，规格分别为ф32 × 200和ф25 ×400两种。当有水时，换成乳化油炸药，使用毫秒雷管。周边眼使用ф25 药卷，其余炮眼均用ф32 药卷。

⑥、周边眼采用间隔装药方式，其余采用连接装药、密集堵塞方法，起爆网路为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。