浏阳河隧道技术特点及安全质量监控

浏阳河隧道技术特点及安全质量监控

王登浩

1 工程概况

武广客运专线浏阳河隧道是我国铁路第一条下穿城市的市内隧道，该隧道工程起于长沙市潇湘西路南侧，穿越京珠高速与长永高速立交的牛角冲互通立交，通过长沙开发区的厂区密集群、学校与民房区后下穿浏阳河，终于机场高速南侧。隧道起始里程DIIK1560＋785，终止里程DIIK1570＋900，隧道全长10115m，是武广客运专线最长隧道。隧道设计最大纵坡为20‰，辅助坑道施工为3个竖井、1个斜井。隧道施工条件差，工期紧，是铁路施工风险较高的隧道。

2 工程特点[ 1 ] [ 2 ]

2.1 地质条件差、施工难度大

2.1.1人工填土。沿线多有素填土、杂填土，堆积时代较新，多结构疏松，松散～稍松，工程性质差且不稳定。最大填土厚度达1

3.9米。

2.1.2 红层溶洞及裂隙溶洞水。DIIK1561＋700～DIIK1562＋875段溶洞多为半填充至全填充，含承压水。DIIK1565＋790～DIIK1566＋303小溶洞较密集。

2.1.3 不均匀风化。DIIK1562＋050～DIIK1562＋875段为风化槽谷，DIIK1565＋140～＋575为全风化地段，风化最大深度达5

3.6米，施工时易造成坍塌失稳。

2.1.4穿越高速公路和建筑物较多。浏阳河隧道下穿高速公路有京珠高速、长永高速、长沙机场高速；穿越市内重要街道有京珠西辅道、开元西路、经贸西路、西霞路、海华路等；在DIIK1568＋666～DIIK1569＋028段下穿浏阳河河底；隧道上方既有厂房和住宅较多。

2.2施工风险高

浏阳河隧道由于是下穿市内的城市地下隧道，隧道埋深浅，地表建筑物多，地面公路车流量大，对隧道施工的变形控制要求严格，隧道变形控制不好容易引起地表建筑物沉陷和裂缝。且隧道下穿浏阳河河底，施工风险较高。

2.3 施工技术新、施工工法全

浏阳河隧道防水设计采用全包防水[ 3 ]理念，隧道防水板采用自粘式防水板，除DIIK1565＋743～DIIK1567＋097段采用纵向排水外，其余地段全部采用全包防水。

施工开挖原设计有明挖法、双侧壁导坑法、三台阶法、三台阶临时仰拱法、铣挖法[ 4 ]等，被专家称为“隧道工法博物馆”，其中铣挖机作为隧道主要掘进设备在隧道施工中尚属首次。

3 隧道新技术及方案优化

由于是下穿市内隧道，地表有很多建筑物、高速公路、市内公路、管线等，隧道变形控制要求特别高，同时隧道排水设计以堵为主。隧道浅埋区、人工填土地段变形不易控制，隧道施工中针对不同地段、地质、建筑物等采用了一些特殊的方法和技术。

3.1盖挖法[ 5 ]

盖挖法是地铁车站在既有道路下进行施工的常用方法，铁路隧道很少采用。浏阳河隧道进口DⅡK1560+924～DⅡK1561+010地段为人工填土，原设计隧道两侧采用钻孔桩加固、双侧壁导坑法施工。现场施工中，由于是人工填土，采用钻孔桩加固后开挖变形还是很难控制，现场只进行到两个作业面，进尺也只到14m、6m时，拱顶已下沉224mm，地表最大开裂18mm，后集中几方的观点，提出了盖挖法进行此段隧道施工。即利用钻孔桩做牛腿，隧道上方做一拱顶后采用三台阶进行隧道施工，施工中监控量测数据显示，沉降变形几乎为零，施工安全、工期大有保障。

3.2后做CRD法

CRD法是隧道V级围岩施工采用较多的施工方法，分 6个作业面进行，易控制变形，开挖进尺相对较慢。浏阳河隧道DIIK1565＋120～＋320段风化特别严重，呈流塑状态，施工时易坍塌。原设计此段以及前后施工段采用三台阶临时仰拱法，经过钻孔取样了解地质状况后，发现此种方法已经保证不了隧道施工的安全。考虑到隧道施工变化工法相对时间较长，也不利于安全保证。集合专家的意见，即施工中采用介于三台阶临时仰拱与CRD之间的一种方法。先进行三台阶开挖，开挖后立即做好临时仰拱和竖向支撑，控制隧道变形，同时掌子面用锚杆固定，随着开挖锚杆逐步往里顶进，保证掌子面稳固。经过现场施做，收到的效果较好，且竖向支撑可以根据监控量测数据确定是否施做。该段控制浏阳河隧道以及武广客运专线的工期，该法施工对确保工期起到了关键作用。

3.3全包防水

城市内隧道防水如以排为主，时间较长可能易引起地表下沉。浏阳河隧道防水除DIIK1565＋743～DIIK1567＋097段为排水型外，其余地段为防水型。原设计明挖暗做地段采用EVA型双面自粘型防水板，暗挖地段采用单面自粘型防水板，防水板之间靠材料自身的粘结性搭接在一起。现场施做缺点较多，由于洞内灰尘较大，再加上仰拱与二衬施工间歇时间长，温度较低时，防水板的粘结性也相对较低，防水板施工缝的质量不好保证，每次二衬施工防水板最少要检查3～4次才能保证全部地段都粘贴好。后期防水板进行改进，防水板卷材环向连接采用双缝焊接，防水板出厂前在两边预留15cm的EVA台基，此范围内取消焊接面的土工布及粘结层，满足焊接要求；纵向连接在上下两幅防水板接缝处的背水侧附加铺设幅宽为60cm 的双面自粘防水板，其粘结采用橡化沥青非固化防水涂料，防水板改进后，效果相对较好。

3.4铣挖法

在浏阳河隧道斜井、斜井进洞南北100m、隧道穿越河底段、出口明挖段等处所，为了防止爆破对围岩四周扰动大，而采用铣挖法进行施工。铣挖法采用日立ZAXIS330型挖掘机配艾尔卡特ER1500—1S型铣挖头进行铣挖作业，该设备适应开挖节理或裂隙发育、完整性差的围岩，理论铣挖功效达到50～60m3/h左右。其优点对围岩扰动少，超欠挖容易控制；安全性较好，噪声小。但铣挖过程中粉尘大，需要增加除尘设备；同时，对硬度在20Mpa以上的围岩其铣挖功效较低，仅能达到10m3/h左右。

3.5弱爆破法

隧道开挖方式主要采用弱爆破法，弱爆破主要体现在两个方面，一个是炸药单耗小（每立方的炸药用量）、一个是一次起炮药量少。具体结果就是将爆破振动速度和对围岩的扰动控制在合理范围以内，以确保围岩的稳定和地表建筑物的安全。

由于浏阳河隧道围岩岩性为泥质砂岩，岩石完整性较差，强度低，且埋深浅，地表建筑物众多，对爆破参数的选定非常重要。通过现场多次优化比选，在爆破方式上主要采用的是以斜眼楔形掏槽的光面爆破，按照“密打眼、少装药、分段爆”的原则进行布眼和联线，周边眼的眼距控制在35cm左右。周边眼采用导爆索进行爆破；其它辅助眼、底板眼采用导爆管进行爆破，按照由内到外的爆破顺序通过采用不同段别，实现分层、分段爆破。装药结构采用空气柱状装药。

通过对爆破参数的认真比选，隧道开挖达到了光面爆破的效果。爆破后断面圆顺、齐整；同时炸药单耗控制在0.5kg/m3左右，一次最大起爆药量控制在10kg以内。通过实地监测，爆破振动速度为2.8cm/s，远小于规范所规定的小于10cm/s的要求。

3.6隧道测量

隧道测量控制也是至关重要的，1#、2#、3#竖井深度均在50米左右，一般测量满足不了精度，要求施工单位采用陀螺仪进行测量放样，并几次进行复核，以确保精度。2#竖井往南是中铁四局施工的，斜井往北是中铁一局施工的，两家在DIIK1565＋644点进行交汇，两家测量模拟的方法不同，监理组织两家召开了测量专题方案，对两家的测量方法进行探讨，并组织进行地表模拟测量，贯通时误差水平为6mm，轴线为18mm，满足精度要求。

3.7 玻璃纤维锚杆

浏阳河隧道过河段施工风险大，为了确保掌子面的稳固，施工时在开挖面中上部分设置φ25mm玻璃纤维锚杆，长度18m，12m一环，搭接长度6m，布置方式为1.5X1.5m梅花形，外插角1°～3°。

3.8地下管线保护和控制下沉的监测方案