摘要：隧道施工往往地质情况复杂多变，围岩等级变化频繁，各种地质灾害难以预见，因此往往要采取超前支护的措施来保障施工安全，其中较为常见的则是超前小导管支护，但超前小导管的打设角度控制一直是隧道施工中的难题。隧道设计的超前小导管打设角度一般为10°～15°，允许偏差2°，控制精度高，施工人员操作过程中仅靠人工控制，打设角度难以控制，若角度太大，对超挖控制不利，而角度过小，则起不到“棚架”作用，易造成溜坍。在隧道超前小导管施工过程中关键是控制打设角度，使其满足设计图纸及规范的要求，进而确保施工安全和经济效益。文拟通过对太焦铁路襄垣隧道超前小导管角度定位施工介绍，总结高速铁路隧道超前小导管施工技术。
关键词：高速铁路；隧道；超前小导管；定位；技术
1 工程概况
本标段为新建太原至焦作铁路山西段站前工程TJZQ-6标段，起讫里程DK155+201.34～DK165+388.64，正线长10.187km；主要工程内容包括：隧道10.153km/1座；3个斜井长度3913m，其中1#斜井902m，2#斜井1715m，3#斜井1296m。路基：34.3m；无砟道床20.2335铺轨公里。中标价8.4亿。
襄垣隧道进口里程DK155+202，出口里程DK165+355，全长10153m，最大埋深243m。隧道通过地层主要为粘质新黄土、老黄土、钙质胶结层、粉质粘土、细角砾土、粗角砾土、粗圆砾土、碎石土、石灰岩、角砾状泥灰岩、白云质灰岩、泥灰岩。主要地质灾害有岩溶、突水、涌泥、断层破碎带等，隧道先后穿越5条断层。全隧预测正常涌水量12147.55m3/d，预测最大涌水量36442.65m3/d。隧道围岩主要以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主，隧道正洞围岩分级情况如下表。
隧道正洞围岩分级统计表
结合施工图及相关设计文件分析，该工程主要有以下特点：
1）安全风险高
①断层：隧道穿越地层地质比较复杂，正洞先后穿越5条断层，断层带岩芯主要为石灰岩、泥灰岩、角砾状泥灰岩、白云质泥灰岩、白云质灰岩，节理裂隙很发育，造成岩体很破碎；
②断层破碎带：隧道区岩层节理裂隙多向发育，不同走向节理将岩石切割成形态各异的块体，岩体极破碎，影响范围沿隧道洞身前后各约30m；
③塌方及突水、突泥：隧道区岩性主要为石灰岩、泥灰岩，节理裂隙多向发育，裂隙水影响大，极易形成坍塌、掉块现象，稳定性极差，部分地段极易发生较大的塌方及突水、突泥；
④岩溶：隧道穿过岩溶低端，岩溶及隐伏性岩溶非常发育。
2 超前小导管角度定位施工
2.1 超前小导管角度定位装置设计与制作
本装置采用卡扣固定、套管导向结构，它包括定位板、导向管、螺栓活动卡扣。本装置定位板通过铰接耳板连接，与型钢钢架采用螺栓卡扣固定。
图2.1 定位装置立体图
2.2 角度定位装置的安装
该装置安装步骤为：一、施作超前小导管前，首先掰开弹簧紧固件，使夹具翻转分开；二、然后将夹具安装至钢架上，卡槽与钢架的肋板紧密卡靠，并将弹簧卡紧即可使用。
2.3 钻孔、清孔、验孔
采用风钻进行钻孔，钻头通过导向管穿入，开启钻机钻至设计深度；当前一个孔位钻好后，可以由人工直接将定位装置通过卡槽移动至下一个孔位继续施工，转换方便，易于操作。
2.4 下管、封堵管口、喷射混凝土封堵工作面
小导管安设采用钻孔打入法，钻孔直径为50mm，将小导管用锤击或钻机顶入，顶入深度不小于钢管长度的90%，并用高压风将钢管内的砂石吹出；小导管安设后，用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，随后采用喷射混凝土封堵工作面。
图2.5 超前小导管施工效果
2.5 超前小导管注浆
注浆采用水泥浆水灰比（重量） 1：1，注浆量达到设计注浆量和注浆压力达到设计终压时可结束注浆。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；过程中做好注浆记录，以便分析注浆效果。
3 施工注意事项
（1）坚持“质量第一”的指导思想，加大对施工人员的培训力度，严格按照设计图纸进行钢架安装，纵向每2榀钢架架设1环超前小导管，钢架应提前按设计数量及间距在腹板上进行开孔，钢架安装间距、高程、垂直度应满足设计规范要求。
（2）在加工厂制作钢架时，应在钢架的每个孔左侧画好径向对准线，便于安设卡具时与钢架的精确定位。
（3）钢架安装完毕后进行定位装置安装，掰开弹簧紧固件，使夹具翻转分开，将夹具安装至钢架上，合并夹具，使夹具上的卡槽与钢架的肋板紧密卡靠，将弹簧紧固件进行卡扣紧固。
（4）采用风钻进行钻孔，风钻钻头通过定位装置的钢管穿入，并再次穿入钢架上已钻好的空洞后与岩面接触，开启钻机进行钻孔，必须钻至设计深度。
（5）钻孔完毕后必须进行清孔，再将超前小导管用风钻送入已打好的孔内，最后进行注浆等后续工序，严格工序过程控制，确保施工质量。
（6）施工作业前必须认真检查和处理支护作业区的危石,施工机具应布置在安全地带，做好钻孔平台的防护工作，安排专职安全员检查平台放置位置、防护栏杆、操作空间等是否满足作业要求。
（7）认真搞好定位装置安装培训工作，经常检查紧固件（活动卡扣）的磨损情况，避免因操作不当或安装不牢固造成卡具掉落，威胁工人人身安全。
（8）非施工人员不得进入正进行钻孔、注浆的作业区,钻孔前后和出浆管口前严禁站人。
（9）施工中检修机械或设备故障时,必须在断电、停机条件进行,检修完毕向机械设备送电前必须事先通知有关人员。
（10）进入施工现场必须正确佩带安全帽，并正确使用劳动保护用品。
4 效益统计分析
采用超前小导管定位施工方法，使超前小导管形成了整体“棚架”受力结构，保证了施工安全，同时减少隧道超挖，加快施工进度，节约工程成本，保证项目工期目标。具体效益分析见下表：
表1 襄垣隧道采用超前小导管角度定位施工技术节约工程成本统计
由以上统计分析表可知，采用超前小导管定位施工工法后，襄垣隧道全隧节约工程成本约445.6万元。
5 结束语
隧道超前小导管施工均采用角度定位法施工，克服了以往的容易出现超前小导管施作角度随意和不一致等通病；超前小导管形成了整体“棚架”受力结构，保证了施工安全，同时减少隧道超挖，节约工程成本。通过监理、业主、质检站的联合检查，本定位技术施工的超前小导管质量评定为“合格”（现行验收标准只有合格与不合格），满足验收标准要求，目前该项装置已获得国家专利局发明和实用新型两项专利授权。
参考文献
[1]国家铁路局．TB10753-2018（J1149-2018），高速铁路隧道工程施工质量验收标准．北京：中国铁道出版社，2019．
[2]中国铁路总公司．Q/CR9604-2015，高速铁路隧道工程施工技术规程．北京：中国铁道出版社，2017．
[3]中铁二局股份有限公司．高速铁路施工技术（隧道工程分册）．北京：中国铁道出版社，2013．
[4]孟维军，王国博．高速铁路隧道工程施工技术．北京：中国铁道出版社，2015．
论文作者:吴江华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/23
标签：导管论文; 隧道论文; 超前论文; 钢架论文; 钻孔论文; 泥灰岩论文; 角度论文; 《基层建设》2019年第4期论文;