兴旺峁隧道快速掘进施工技术

(1.中铁隧道集团，河南洛阳471009；2.中铁隧道集团第一工程处，河南   新乡   453000)

摘要：文章结合兴旺峁隧道现场的施工情况，介绍了大断面富水强风化泥质粉砂岩快速掘进施工技术。

关键词：铁路；隧道；陕西；泥质粉砂岩；掘进施工技术

中图分类号：U445(241)      文献标识码：C      文章编号：1007—6921(2009)23—0097—02

兴旺峁隧道为长大隧道，地质条件复杂，存在砂岩、泥岩互层，节理层理发育等不良地质问题。隧道地处高寒区，冬期漫长，又需连续作业，此类隧道工程的施工极少，可借鉴的经验较少。
1 工程概况
1.1 工程基本情况

新建铁路太原至中卫(银川)线绥德至靖边段SJS-V标段兴旺峁隧道位于陕西省横山县和靖边县境内,设计为双线隧道，隧道总长11055m。隧道最大埋深为219.51m。隧道平面进口DK350+499～DK352+898.36段(2399.36m)为半径6000m的右曲线，其余地段均为直线。隧道内纵坡为4.6‰的单面上坡。洞内设双块式整体道床。
1.2 工程地质情况

隧道通过区表层新黄土具湿陷性，湿陷系数δs=0.016～0.033，为非自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅰ(轻微)。隧道进口处于第三系粉质黏土中，坚硬～硬塑，下伏侏罗系砂泥岩，土体稳定性差。隧道出口上覆新黄土、第三系粉质黏土，新黄土具湿陷性；下伏白垩系砂岩，强风化，呈砂夹碎块状。隧道通过基岩为砂泥岩，产状平缓，层理及节理较发育，易产生冒顶塌落现象。
1.3 气象条件

隧道经过区属温带半干旱大陆性季风气候，总的气候特点是春季风大沙多，夏季炎热多雨，秋季凉爽多霜，冬季干燥寒冷。沿线年平均气温7.8~8.6℃，年温差64.4~67.4℃，昼夜温差大，最大达25℃左右。年均大风(≥8级)日数15.2~27d，最大风速32m/s。风以春季居多，夏季次之，风向季节变化明显，冬春盛行西北风。因大风日数多，逢春夏之交，风沙蔽日，沙尘暴频繁。

沿线冬季严寒期达60～70d，平均气温在-7℃以下，极端最低气温多在-25℃左右，形成季节性冻结土层。一般11月开始结冻，次年3月开始解冻。
2 钻爆施工技术
2.1 开挖方法

隧道采用人工风钻钻孔，非电毫秒雷管预留光面爆破，装载机装碴，自卸汽车运输，PC200挖掘机检底和清除开挖面危石。V级围岩采用三台阶预留核心土环形开挖，台阶长度3~5m；IV级围岩采用三台阶法，台阶长度3~5m；仰拱开挖距掌子面40~60m，衬砌施工距掌子面90~100m。
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2.2 爆破设计

兴旺峁隧道围岩级别主要为Ⅳ、Ⅴ级围岩，主要为全、强风化泥质胶结粉砂岩，其特征为：砂状结构，泥质胶结，具斜层理结构，夹薄层泥岩，层厚较薄，围岩强度及稳定性受地下水影响较大，施工中易引起坍塌。

由于以上原因，开挖爆破非常关键，应采用微震动光面爆破，分两次启爆，上台阶单独启爆，中下台阶同时启爆。上台阶周边眼间距采用30~40cm，间隔装药，Ⅳ级围岩循环进尺1.2m，Ⅴ级围岩循环进尺0.8m，中、下台阶采取单侧开挖，进尺两榀。
2.3 各工序时间

2.4 钻爆法设备配置
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3 施工排水技术
3.1 排水条件

兴旺峁隧道所经区地下水主要为第四系孔隙潜水、基岩裂隙水，水量丰富，出口为单面反坡排水，排水距离长且水量巨大，水中夹杂泥沙，对抽水设备损伤较大。
3.2 排水方案

隧道反坡排水采用分级抽排的方式，根据抽水机功率，隧道坡度等计算，在进入隧道1500m开始设置大型抽水泵站，通过排水管直接将水抽至洞外，洞内每800m设置一处中转站，设置沉沙池，将掌子面抽出的含泥沙较重的水进行沉淀，减少对大型抽水设备的损害，同时满足环水保排水要求。施工作业面采用设置临时集水坑的方式，分管段进行抽水，开挖作业面的水不允许排放至仰拱作业面，必须一次性的将水抽至临时集水泵站位置，减少对仰拱施工的影响。
3.3 排水方式
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3.4 设备配备

3.6 排水管理

①每个部位的抽水工各负其责，保证自己管段内抽水工作正常，保证施工生产的顺利进行；②每个抽水部位都应有备用抽水设备，当设备损坏需要更换时，抽水工可与领工员联系更换，并及时将损坏设备运至洞外维修；③当发生网电中断时，发电机发电首先保证洞内抽水工作。
4 结论

根据现场施工情况对影响大断面富水强风化泥质粉砂岩快速掘进的影响因素分析如下：
4.1 爆破成型

拱部主要控制药量及超前支护轮廓线；边墙位置与周边眼位置及药量有较大关系。
4.2 快速出碴

因爆破后洞碴遇水呈泥状，不利于大型机械设备进行出碴，而提高出碴速度必须利用大型出碴设备，所以爆破后的快速出碴是关键。
4.3 合理组织工序

洞内开挖作业面为多部位施工，合理的组织各部位的施工工序达到平行作业，使每个部位不存在等待时间，可有效的利用人力及机械设备资源，减少投入，提高生产效率。
4.4 重视施工排水

每个部位的渗水必须保证独立抽至集水泵站，各抽水工班管段必须明确，防止出现责任不清造成积水过多，影响施工。
［参考文献］
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［2］唐志俊,曹久慧.特大断面隧道快速施工钻爆技术［J］.港工技术与管理，2008，(4)：71~73.
［3］李建平,王辉.西岭隧道膨胀岩地段快速施工技术［J］,交通科技，2008，(2)：63~66.
［4］吴月霞,许林新.特长公路隧道钻爆法快速施工技术［J］,内蒙古公路与运输，2008，(2)：36~39.

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