中鐵二十五局武廣專案部汪德福
1 工程概況
中鐵二十五局承擔武廣客運專線xxtjⅴ標dk1952+954.72～dk1960+880.65段橋梁、路基、隧道及涵洞工程的施工任務，施工段全長7.926km。
本管段共有隧道5座，分別為成鏡塘隧道、青石隧道、炎廟二號隧道、炎廟一號隧道、新村隧道，全長1289公尺，佔施工總長度的16.3%。管段內的隧道均為短小隧道，最長340公尺（新村隧道），最短的只有140公尺（青石隧道）。
大部分隧道處於軟岩及黃土地段。
2 地形地質及水文條件
本管段內隧道沿線主要為地山區地形，地形起伏較大，絕對高程在150~180公尺間。隧道主要穿越山脊線，致隧道結構本體形成部分偏壓或全偏壓。且因地表覆蓋層薄、隧道埋深淺，地質條件較為惡劣，隧道洞身範圍內多分布鬆散狀粉質粘土、半乾硬粉質粘土、泥質粉砂岩、泥質砂岩、泥質巖，區域性有少量泥灰巖。
本管段主要穿越北江水系，常年降雨量較為豐富，4月份~9月份為雨季。五座隧道中除新村隧道部分地段地下水較為發育外，其它隧道均無明顯地下水出現。但受降雨量的影響，短期地表滲水較易破壞洞身範圍內圍岩的穩定，施工中應加強引排。
3 隧道施工的難點及重點
（1）隧道要求標準高：武廣客運專線為國內第一條時速達350km/h的高速鐵路，隧道按350km/h的速度目標值進行設計，對隧道支護結構的穩定性及耐久性、仰拱基底的處理、隧道防排水及介面施工質量等方面均有很高的設計標準和嚴格的要求，從而對隧道施工工藝的優化和改進也提出了更高的要求。
（2）隧道地質情況較為複雜、開挖斷面大。本段隧道均為短隧道，短隧道的共性為：隧道埋深淺、偏壓，圍岩風化程度較嚴重，工程地質條件差，洞身開挖及支護的難度大。
全段隧道施工長度為1289公尺，ⅴ級圍岩施工總長度1112公尺，佔86.3%；ⅳ級圍岩147公尺，佔11.4%；ⅲ級圍岩30公尺，佔2.
3%。客專隧道考慮到運營過程中的安全性，隧道斷面（軌面以上）有效面積為100m2，考慮支護結構所占用的空間及圍岩預留變形量，ⅳ、ⅴ級圍岩地段開挖面積達到162 m2，最大開挖寬度為15.36公尺，最大開挖高度為13.
637公尺。
4 施工方法的選擇
本管段內的隧道均為短小隧道，地質條件差，隧道開挖的設計、施工均按照新奧法原理進行，隧道的具體施工方法根據工程地質及水文地質情況，結合隧道開挖斷面的大小、襯砌型別、隧道埋深及長度、工期要求、隧道施工機械裝置配套原則等綜合確定。施工方法應用較大的適應性，並以工序倒換簡單和較少影響施工進度為原則，盡可能在借鑑國內外已有成熟施工經驗、優化原有施工工藝基礎上，採用擅長的、可靠的施工方法。按照上述開挖方法的選擇原則，我單位組織組織相關人員對施工方法進行了可靠性研究，最終確定以三台階預留核心土環形開挖法和三台階法的2種施工方法，並在我管段內選取成鏡塘隧道和炎廟一號隧道進行工藝性試驗。
4.1 三台階法及三台階預留核心土環形開挖施工工藝
4.1.1 三台階法施工工序
三台階法施工工序見圖1。
—上台階開挖；ⅰ—上台階初期支護；
—中台階開挖；ⅱ—中台階初期支護（左右兩側交錯進行，錯開距離不小於5m）；
—**階開挖；ⅲ—**階初期支護（左右兩側交錯進行，錯開距離不小於5m）；
—仰拱開挖及支護；ⅳ—仰拱襯砌及填充；ⅴ—拱牆二次襯砌
圖1三台階法施工步驟圖
施工中，上台階的高度根據鋼架設計結合導坑受力情況綜合確定，一般在5公尺左右；上台階的長度以滿足機械化施工所需空間為準，通常為20公尺左右。
中**階開挖時，必須左右兩側交錯進行，每次開挖長度不大於3榀鋼架間距。尤其在洞口段及圍岩較差地段，應嚴格按照上台階開挖進尺進行開挖及支護；兩側錯開距離不得小於5公尺，以滿足噴射混凝土的早期強度及鋼架的落腳穩定共同受力，以能夠承受一定的上部壓力，不致開裂或坍塌。
仰拱盡力緊跟**階初期支護，並及早施作仰拱襯砌及填充層，以實現支護結構的快速成環，改善受力體系。仰拱開挖長度依據襯砌施工縫的留設位置及仰拱棧橋的配備綜合考慮，一般設為8~10公尺。當掌子面掘金速度較快時，應分段跳槽施工仰拱。
仰拱施工時，搭設仰拱棧橋以保證掌子面的正常施工。
4.1.2 三台階預留核心土環形開挖法
三台階預留核心土環形開挖法同三台階法類似，具體施工步驟見圖2。
—上台階的弧形導坑開挖；ⅱ—上台階初期支護；—預留核心土開挖；
—中台階側壁部開挖；ⅲ—中台階初期支護；
—**階側壁部開挖；ⅳ—**階側壁部支護；
—中**階下坡道開挖；—仰拱開挖及支護；
ⅴ—仰拱襯砌及填充；ⅵ—拱牆二次襯砌
圖2 三台階預留核心土環形開挖法施工步驟圖
4.2 工藝試驗結果
4.2.1 成鏡塘隧道工藝試驗情況
成鏡塘隧道全長337公尺，暗洞長度301公尺。2023年8月16日正式進洞施工，2023年7月20日貫通，除去中間干擾，實際施工月8個月，平均月成洞40公尺。該隧道地質情況以鬆散狀粉質粘土及半幹硬粉質粘土為主（如圖3所示）。
該隧道地下水不發育，土體乾燥，只在支護完成後初期支護表面有少量溼漬。
成鏡塘隧道全部採用三台階預留核心土環形開挖法施工。洞口段30公尺採用直徑φ108mm的長管棚進行超前支護，洞身段採用42mm的超前小導管注漿加固圍岩，初期支護為間距0.5m、0.
6公尺、0.8公尺的型鋼鋼架，系統錨桿長度為4公尺，其中拱部為φ25的中空注漿錨桿，邊牆為22mm的砂漿錨桿，錨桿間距為0.8m*1.
0m或1.0m*0.8m。
採用短進尺進行開挖及支護，每次開挖架立一榀鋼架，防止開挖過大造成掌子面塌方危及施工安全及拱頂穩定。
採用三台階預留核心土環形開挖法進行施工，見圖4。採用短進尺多迴圈組織施工，每次開挖長度0.5~0.
6公尺。通過對圍岩初期支護及洞頂地表監控量測顯示，在仰拱封閉後，圍岩變形便趨於穩定，一般拱頂下沉累計值在60~80mm內（如圖5所示），水平收斂累計位移值在15~25mm內，地表下沉累計值在25~35mm內。施工安全可控。
圖3 成鏡塘隧道掌子面圖4 三台階預留核心土環形開挖法
4.2.1 炎廟一號隧道工藝試驗情況
炎廟一號隧道全長328公尺，暗洞長度297公尺(後經變更為277公尺)。2023年9月1日正式進洞施工，2023年4月28日上台階完成254公尺，除去中間干擾，實際施工月6個月，平均月成洞40餘公尺。該隧道地質情況以泥質砂岩、泥質粉砂岩及半幹硬粉質粘土為主。
該隧道地下水不發育，土體乾燥，只在支護完成後初期支護表面有少量溼漬。
炎廟一號隧道進口段採用三台階法施工（該段地質情況為泥質砂岩）。洞口段設計無φ108mm的長管棚作超前支護，故採用2榀工字鋼鋼架作護拱進洞，洞身段採用42mm的超前小導管注漿加固圍岩，初期支護為間距0.6公尺的型鋼鋼架，系統錨桿長度為4公尺，其中拱部為φ25的中空注漿錨桿，邊牆為22mm的砂漿錨桿，錨桿間距為0.
8m*1.0m（環*縱）。採用短進尺進行開挖及支護，每次開挖架立一榀鋼架，防止開挖過大造成掌子面塌方危及施工安全及拱頂穩定。
採用三台階法進行施工，見圖4。採用短進尺多迴圈組織施工，每次開挖長度0.6公尺。
通過對圍岩初期支護及洞頂地表監控量測顯示，在**階落底後，圍岩變形便趨於穩定，一般拱頂下沉累計值在20~25mm內（如圖6所示），水平收斂累計位移值在8~15mm內，地表下沉累計值在10~15mm內。施工安全可控。
圖5 成鏡塘隧道出口段拱頂下沉資料分析圖
圖6 炎廟一號隧道進口段拱頂下沉資料分析圖
4.3 施工方法及工藝評估
根據以上2座隧道2種不同的施工方法工藝試驗結果可看出，相對crd法或雙側壁導坑法，三台階法或三台階預留核心土環形開挖法具有如下優點：
（1）由於開挖斷面的區域性擴大，作業空間相對較寬闊，便可以滿足隧道機械化施工的空間要求，便於隧道機械化作業，迴圈作業時間縮短，施工效率得到提高，施工速度大大加快。
（2）減少了分部開挖次數，最大限度降低了由於臨時支護的爆破拆除或斷面開挖爆破對圍岩的多次擾動及對初期支護的影響，有利於控制圍岩的收斂變形。
（3）施工工序相對較為簡單，減少了多工序間的相互干擾，便於現場施工組織管理，較快了施工進度。
（4）工序銜接快，使初期支護能盡快成環共同受力，可以有效保障施工安全及結構安全。
（5）在圍岩情況或其它條件發生變化時，由於其作業空間相對較大，可以提供機械裝置快速進入使用，使應急處理措施能得到快速實施。並可以迅速地轉換為crd法或其它工法進行施工。
（6）減少了臨時支護措施，相應的材料、裝置及其它資源投入相應減少，可以有效節約工程建設成本。
但以上2種工法只適用於圍岩有一定的自穩能力、無地下水出露的地段，並需通過超前地質預報準確掌握前方圍岩的變形情況。並且在該2種工法實施前，必須加強超前支護的施作質量。通過超前支護對圍岩進行預加固後，圍岩開挖變形小，並在規定的允許值內，方可繼續按照如上2中工法進行施工。
施工中加強監控量測，及時掌握支護結構的變形情況，隧道的施工安全及結構安全才能得到保證。
5 大斷面軟岩隧道施工注意事項及施工要點
5.1 施工注意事項
（1）採用挖掘機開挖斷面時，挖掘機不得碰觸上一迴圈初期支護。必須有專人指揮挖掘機工作（如圖7所示），無指揮不得施工。若不慎被碰觸，應鑿出鋼架重新安裝，並按初期支護施工工藝重新完成支護迴圈。
初期支護被碰觸的後果：初期支護結構被破壞，支承能力降低；被碰觸處將成為滲漏水的病害點。
（2）由於分部後各部斷面較小，不能完全採用機械開挖，可以採用挖掘機挖出主斷面，周邊輪廓預留50cm原土由人工使用風鎬修鑿，以達到符合設計開挖輪廓線為準。機械開挖過甚的後果：原土體被破壞，土體應力重新分布，靠近臨空面一側土體失去支撐，形成坍方體，加大安全隱患，並且增加了支護難度。
人工開挖時，結合小型機具可加快施工進度、降低勞動強度，如自製風鏟、挖鏟等。
圖7 掌子面及挖掘機旁各一人指揮挖掘機作業
（3）採用三台階預留核心土環形開挖法施工時，必須在掌子面預留足夠的核心土，防止掌子面圍岩受擠壓失穩或自失穩引起塌方，危及拱頂圍岩的穩定。且在開挖完成後應立即初噴8cm厚混凝土封閉掌子面及對開挖面初噴不小於4cm厚混凝土穩定圍岩。及時對開挖斷面進行支護，防止斷面塌方。
復噴混凝土時，應讓噴射混凝土與圍岩密貼，不得產生空洞，防止空洞上方土體失穩，進而造成土體內部結構被破壞，土體應力重新分布，使之產生裂隙。裂隙的產生是土質隧道坍方及滲漏水的主要病害源。
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