杨永勋 潘国涛
中铁九局集团第七工程有限公司
摘要：目前，我国在隧道工程施工中，虽然整套流程工艺工法已经成熟完整，但是部分隧道工程在施工过程中安全事故依然时有发生，主要原因是隧道工程的地层岩性、地质构造、地下水分布等等各种原因的不确定性、不可预见性，导致在施工过程中遇到特殊地质、地貌依然没有可借鉴的施工经验，本文通过对市域铁路矿山法隧道浅埋段施工研究，为以后类似工程提供依据。
关键词：浅埋段、管棚、开挖、台阶
1 引言
针对隧道浅埋、围岩破碎夹层，地表水较丰富的，隧道洞内开挖采用三台阶临时仰拱的开挖方法，使开挖进尺的安全性得到了极大的保障，并且通过洞内管棚支护及超前预注浆辅助开挖施工方式，真正做到安全开挖，提质增效，大大解决了隧道浅埋段施工安全隐患，大大降低了隧道发生坍塌冒顶事故的概率。
2 适用范围
适用于市域铁路矿山法隧道浅埋段洞内外施工。
3 工艺原理
坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则进行洞内施工，超前支护采用长管棚配合超前预注浆的方式，增强掌子面前方岩体自稳能力，大大减小拱顶冒顶塌方发生的概率。开挖过程中采用三台阶临时仰拱的方法，大大减小对围岩的扰动，通过临时仰拱支护结构使得整个支护体系更加稳定。
4 施工工艺流程及操作要点
4.1施工工艺流程
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图4.1-1洞内超前管棚工艺流程图
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图4.1-2三台阶临时仰拱法工艺流程图
4.2施工操作要点
4.2.1 地表量测
测量人员通过实际量测测得隧道浅埋地段最小埋深2.4m，且隧道施工时正值当地雨季，故采取地表注浆方式对地表进行加固，现场量测自埋深最浅点沿隧道方向左右各十米，两侧按隧道断面宽度明确地表加固范围。
4.2.2 地表预注浆
对地表划分的预注浆范围内按1米间距梅花形布设注浆点，注浆管采用直径42mm钢花管进行注浆，注浆材料采用水泥浆液（1:1），注浆压力为0.8MPaMPa。
对地表注浆完成后，在注浆范围内铺设EVA防水板并在防水板表面浇筑10cm厚C20混凝土封闭，隔离地表水的渗透。
4.2.3 超前管棚制作
洞内超前管棚采用外径89mm、壁厚5mm热轧无缝钢管。每节钢管端头均预加工外丝扣，丝扣长150mm，连接钢管采用长300mm，外径95mm的无缝钢管，连接钢管通长内车丝扣，同一断面内接头数量不得超过总钢管数的50%，钢花管上面钻注浆孔，间距150mm，孔径10～16mm，梅花形布设，尾部留不钻孔的止浆段150mm，管棚长度按照10m一个循环进行制作，其中奇数孔采用钢花管钻入，偶数孔采用无缝钢管钻入。
4.2.4 钻孔及清孔
隧道内开挖前先进行超前支护，测量人员进行放点，洞内使用潜孔钻进行钻孔，钻孔直径比钢管直径大3～5mm，超前管棚钻孔共46孔，环向管间距40cm，钻孔倾角外插角≯12°，具体可根据实际情况进行调整。钢管施工误差：径向不大于20cm，相邻钢管之间环向不大于10cm。
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图4.2-1洞身段长管棚正面布置图
4.2.5顶管
1.钻孔清孔完毕后，使用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于钢管长度的95%，并用高压风再次将钢管内砂石吹出。
2. 管棚安设后，用锚固剂封堵孔口及周围裂隙，必要时在管棚附近及工作面喷射混凝土，以防止工作面坍塌，安装止浆阀，应注意止浆阀的通畅性。
4.2.6注浆
1）洞内超前管棚注浆材料采用水泥浆液水灰比为1：1（重量比）。
2）注浆压力：1.0MPa 。
3）奇数孔采用钢花管，偶数孔采用无缝钢管，施工时先打设钢花管并注浆，然后打设无缝钢管以便检查钢花管的注浆质量。
4）注浆前进行压水试验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正确。
5）水泥浆液应采用拌合桶配制，配置水泥浆或稀释水时，应防止杂物混入，拌制好的浆液必须过滤后使用
6）配制好的浆液在规定时间内注完，随配随用。
7）注浆顺序由下至上，注浆量先大后小，注浆压力由小到大。
8）浆量达到设计注浆量或注浆压力达到设计终压时可结束注浆。
9）注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化，分析注浆情况，防止堵管、跑浆、漏浆。并做好注浆记录，以便分析注浆效果。
10）当发生串浆时，采用分浆器多孔注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆；当注浆压力突然升高时应停机查明原因；当水泥浆进浆量很大、压力不变时，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，采用小流量低压力注浆或间歇式注浆。
4.2.7三台阶临时仰拱施工工序
1）开挖1部台阶，施作1部洞身初期支护，初喷4cm厚混凝土，打设系统锚杆，安装钢筋网，架立钢架，施工锁脚锚管后复喷至设计厚度24cm。
2）开挖2部台阶，接长钢架，施作洞身结构的初期支护及封底钢架和喷混凝土。
3）开挖3部台阶及时封闭初期支护，每施做12m后，铺设防水板，绑扎钢筋，安装模板及止水带，浇筑该段内的仰拱和仰拱填充。
4）上台阶每循环开挖支护进尺不应大于1榀钢架间距，边墙开挖支护每循环不得大于2榀钢架间距，应及时施作并封闭成环，封闭位置距离掌子面不得大于35m。
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图4.2-2三台阶临时仰拱开挖工序横断面图
参考文献：
1）《市域铁路设计规范》T/CRS C0101-2017；
2）《铁路隧道设计规范》TB10003-2019；
3）《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10416-2018。