[简论刘家沟隧道施工的关键技术控制]刘家沟隧道在哪里

　　摘 要：本文结合刘家沟隧道的施工实践，就如何加强隧道施工各关键工序的技术控制、确保隧道工程质量进行了详细论述。 　　关键词：隧道；施工； 技术控制 　　
　　刘家沟隧道位于宁夏固原泾源县六盘山镇（原什字镇）刘家沟村东南约300米处，设计为上下行线分离式双洞隧道，上行线进、出口里程桩号为SK189+820、SK190+505,均位于大半径曲线上，长685米，单向坡，纵坡为1.6000%；下行线进、出口里程桩号为XK190+470、XK189+780，长690米，纵坡为1.7000%。两轴线相距约50米，属浅埋土石混合型中隧道。
　　该隧道穿越山体呈东西走向，北坡地形较缓，南坡较陡，地貌上总体属于六盘山东侧近东西向延伸的黄土丘陵区，丘陵间河谷阶地发育，切割较深。隧道中部微地貌单元属黄土残塬、丘陵、中低基岩山地等。
　　隧道通过区无大规模不良地质存在，固原端坡度平缓，地形等高线与隧道轴线呈大角度相交，洞门采用削竹式洞门并分别接长25m、20 m明洞；沿川子端坡形较陡，采用端墙式洞门。在下行线出口有一定偏压存在，因此拱背采用M7.5号浆砌片石，上培50cm粘土。上行线进口偏压更严重些，在右侧设置C15片石混凝土挡墙，形成偏压明洞。隧道洞身身开挖设计为围岩类别有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类。
　　隧道洞身按新奥法设计,采用复合式衬砌，初期支护以喷C20混凝土、锚杆、钢筋网为主要支护手段，并辅以型钢拱或钢筋格栅为初期支护的加强措施，二次衬砌采用C25钢筋混凝土结构。洞口段设置加强段衬砌，为复合式衬砌，初期支护采用型钢拱加强，辅以超前大管棚预支护。Ⅰ、Ⅱ类围岩段采用超前小导管预支护，洞口加强段及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩段均设置钢筋混凝土仰拱。施工中，重点对以下环节进行了严格的技术控制。
　　1.开挖
　　开挖是隧道施工的龙头，质量，进度，安全，效益等无不与之密切相关，开挖符合要求，支护才有一个顺利的保证基础。
　　1.1开挖的辅助手段开挖的最大困难是隧道围岩、地质构造、渗水等情况复杂多变，很难完全了解。
　　1.1.1随着隧道开挖的进程加大，单洞单幅导线就象一根甩出的绳子，越长越容易偏离控制的中轴位置，也可以通过联络洞，把测出的导线值代入后相互验证，当隧道开挖长度超过500米时，两端如不能相互连通纠偏，就须在一条洞中建立两条独立的导线以便相互纠偏。
　　1.1.2地质超前预报隧道开挖过程中，每前进一步都有意想不到的情况发生，所以超前预报就显得尤为重要，目前采用的地质超前预报手段有：打超前探孔法，地震波法和超声波探测法。
　　1.1.2.1超前探孔法在掌子面最少布三个钻探孔：详细记录每个孔的进钻速度，每种不同粉尘的出现部位及钻粉岩性，钻孔涌水量的大小。根据进钻速度可以判断不同部位的岩石强度及裂隙，节理发育情况。
　　1.1.2.2地震波和超声波探测法根据波速在不同强度的岩体，空气，水等介质中传播速度差异来判断前方围岩情况。这种方法做出的结论在离发射波30米以内准确性较高。
　　1.2开挖掘进，开挖一般采用爆破的方式，但特殊地段须用风镐或钢钎等撬挖。
　　1.2.1 Ⅲ类以上的围岩，都采用全断面爆破形式的开挖，为了保证不欠挖，少超挖，控制光面须采用光面爆破，周边光爆孔孔距为50cm左右，采用不偶合装药，不偶合系数为1.25～2.5（按硝铵炸药考虑），中间偏下布掏槽孔，掏槽孔按锥形布置效果最好，但这种布置在实际当中上部和下部造孔施作不方便，所以一般采用“八”字掏孔。光爆孔和掏槽孔中间布辅助孔，以掏槽孔为圆心呈环向布置，间距75～100cm，在孔深小于2米时光爆孔，辅助孔，掏槽孔轴向深度相同，如深度超过2米时掏槽孔深度在轴线方向适当加深10～30cm。
　　1.2．2Ⅱ类弱或Ⅰ类围岩可以撬挖，这种围岩是大型断层带的挤压的断层泥或断层充填物，大型褶皱的轴部岩石，当失去支撑后完全没有自稳能力；这种围岩开挖方式有：留核心土法开挖，小导洞法开挖（又叫眼睛法），上部分台阶法开挖。
　　（1）留核心土法开挖掌子面核心的部分先不动，在周边环向用风镐或锹撬挖宽约1米的圆环，支撑钢架，喷钢纤维混凝土施作初期支护，再开挖下一格栅钢架的位置，边掘进边扩大环向开口，掘进几个循环后机械配合挖掉一部分核心土，再进行下一个循环。
　　（2）小导洞法开挖（眼睛法）两侧开挖宽约2米，高2米的导洞，开挖后先支护两边，在从两边向拱顶扩挖，边挖边支护，等挖到一定深度后，一般4～5米，在挖中堵墙，依此推进。
　　（3）上部台节法开挖在下部筑封堵墙，拱部人工开挖高1.5～2米的前导洞，先支护拱顶，顶部挖出一定深度后，再向两边依序下挖支护，这种开挖方式导洞不易过深。
　　2.支护支护包括超前支护、初期支护和二次支护
　　2.1超前支护超前支护在两种情况下必须用到，一种情况是隧道在开始成洞时须用超前支护，另一种情况是遇到较宽软弱带，断层或褶皱等地质构造带，因为遇到这两种情况时就不是只采用短进尺就能避免坍方，还须提前采取支护措施，打超前小导管或大管棚。
　　2.1.1 小导管一般有3m、4.5m.、6m等不同长度，具体长度根据滑裂面的深度和围岩破碎情况而定，导管孔直径42mm，孔壁打梅花形小孔，以便进入围岩后注浆用。
　　2.1.2 大管棚一般长度20m，管径φ105，φ135，φ150，管孔选择可以根据现有的施工条件而定，一般都能满足要求。大管棚一般用在大型断层带内施工，拱顶以50～75cm间距顺洞轴线方向打入，然后注浆。待开挖的围岩20m内形成一个3m左右厚的固结圈，再进行下一步开挖。
　　2.2 初期支护初期支护包括喷钢纤维混凝土，工字钢架和锚杆支护几种形式。适用不同种类的围岩。
　　2.2.1 Ⅲ类以上围岩的支护形式在围岩好的情况下，可以在开挖后直接喷混凝土，喷射厚度10cm～14cm，为了保证喷射混凝土的标号达标，回弹率在控制的范围以内，必须使用湿喷机喷射，钢纤维采用佳密克丝RC6535BN型，掺量为30Kg/m�3，喷射的平均厚度要大于设计值，最小厚度大于6cm，径向用WTD25锚杆锁固，长3～3.5m。
　　2.2.2 Ⅱ～Ⅲ类围岩的支护在喷钢纤维混凝土后架设格栅钢架，间距100cm左右。
　　这两种支护形式的围岩在开挖过程中的预留变形量为0～8cm，根据围岩的变形情况而定，以免开挖后的拱顶在二次稳定变形后收缩侵入净空。
　　2.2.3Ⅱ类以下围岩的支护形式中，喷射混凝土厚度增至18～22cm，钢纤维掺量根据情况可增至35Kg/m�3，格栅变成工字钢，可用16
　　～22cm钢架，钢架间距在50～80cm之间，预留变形量8～18cm，锚杆长度可采用3.5～6m的规格，必要时也可用张拉锚杆，以减少稳定变形。在整个初期支护的过程中，如有富水段，须打排水管进行引水，然后喷射混凝土。
　　2.3二次支护二次支护是一次支护的加强，彻底防止水渗漏的重要保证。
　　2.3.1二次支护的条件初期支护完成后，进行二次支护、衬砌和仰拱浇筑，撑控支护的时间，直接关系到衬砌结构的安全，过早施作会使二次支护和初衬承受较大的围岩压力；过晚支护又不利于初期支护的稳定，施工时应满足以下几点：
　　（1）监控量测的位移速率明显减慢，围岩基本稳定。
　　（2）产生的位移已达预计总位移的80%～90%.
　　（3）边墙的位移速率小于0.1～0.2mm/d，拱顶的下沉速率小于0.07～0.15mm/d.
　　2.3.2 仰拱浇筑仰拱的圆心在隧道公路的垂直平分线上，半径是隧道拱顶半径的2～3倍，增大半径主要考虑减少开挖和回填浇筑量，仰拱厚度一般为40cm ，布双层钢筋，上下保护层各5～6cm.上面填充路基混凝土。这样可以同二衬混凝土形成一个圆形环，我们知道在承受周边挤压时，环形是最理想的形状，仰拱施作主要就是基于这一点考虑。
　　3.二衬混凝土
　　二衬混凝土是起到对初衬的加强和彻底防止渗水的作用，如果说开挖和初衬的隧道只是个半成品，那么二衬后就基本为成品了。二衬包括土工布，防水板和二衬混凝土。
　　3.1 土工布，规格350g/m�2，铺设在初衬混凝土上，主要起到一个对防水板的保护作用。
　　3.2 防水板，厚1mm，它主要起到防止二衬漏水的作用，是二衬中很重要一环，沿隧道延伸方向的粘结，搭接长度不能小于50cm，环向搭接不能小于10cm，胶结必须密实，不能有漏洞或斑眼。
　　3.3 二衬混凝土为钢筋混凝土，厚度因围岩类别不同有所不同，范围35～50cm厚，通过矮边墙、仰拱和路基混凝土连为一体，形成完整的环向拱。
　　在初衬和二衬之间，须要把引出的排水管从土工布后面引到排水沟，二衬的环向部位在同一桩号设完整一道排水管，正常情况最少每15m设一道，在特别的富水区域可以根据实际情况增设，以利于顺畅排水。每两段二衬混凝土的连接缝处必须设一道止水带，以防接缝处漏水。
　　隧道的整个施工过程中，开挖是主要控制规格，初期支护和二次支护的主要目的是变被动支护为主动支护。以达到堵水、引水、排水、防止渗漏。
　　4.结束语
　　通过对以上隧道施工的关键工序进行了严格的技术控制，刘家沟隧道的施工质量合格率达100%，完全满足了设计要求。