闫哲理 向明云
中交路桥华东工程有限公司 上海 200120
摘要：板岩具有成层性差、层间结合力差，塑性变形不明显，显明的脆性变形的特征。易造成隧道沉降超限，引起隧道初支变形后侵限甚至坍塌。本文结合沪昆客专板岩隧道施工实际，提出了板岩快速施工的有效措施，可为类似工程提供借鉴。
关键词：板岩，快速施工，组织
1．板岩隧道的特性
开挖时围岩受爆破扰动及开挖后产生应力重分布，发生变形，形成一定的松动区和塑性区，板岩中形成不同方位的贯通裂缝，板岩主要有瞬变和蠕变（凝灰质、炭质板岩）的特性。板岩隧道开挖后，受节理裂隙的影响，随着微裂隙的扩张，易发生掉块、坍塌等地质灾害。因此为防止地质灾害的发生，在爆破、找顶后，应及时初喷混凝土封闭围岩。针对板岩蠕变性的特点，加强初支强度方法控制其变形是最有效的措施。
2. 施工方案研究
施工中严格遵循“岩变我变”的原则，根据不同的围岩情况动态调整开挖方法和支护参数。严格遵循隧道施工“十八字方针”。
根据板岩不同的围岩级别全面推行光面爆破和预裂爆破技术，确保开挖轮廓线圆顺，少扰动开挖轮廓线周边的围岩，充分发挥围岩的自承能力；强力推行工序质量责任卡填写和标准化作业时间，快速完成初支，及时跟进二次衬砌，防止隧道塌方、变形侵限。
板岩隧道的施工切实做到“精、严、快、新”。
3.施工措施
为确保板岩隧道快速、安全顺利施工，在施工过程中严格按照“精、严、快”的原则组织施工
3.1“精”
3.1.1精确的钻爆设计
针对板岩隧道的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩进行了专项光面爆破设计，并进行了工艺性实验，根据施工过程中炮眼利用率、岩石块径、抛掷距离、开挖轮廓线圆顺度等参数，并行了总结和分析，对爆破参数及时根据实际情况进行动态调整。
3.1.2精干的人员配备
为确保隧道板岩地段安全、顺利施工，全面推行架子队管理模式，规范架子队管理，配齐各级管理人员和作业人员，所有板岩隧道实施技术员、安全员、调度双人配置。优先选用有比较丰富的隧道施工经验的人员和队伍，专门配备了超前地质预报小组和监控量测队。
3.1.3精良的设备配置
为达到板岩隧道快速施工的目的，配备精良的成套隧道施工设备，如：CSS-3砼喷射机械手、多功能钻爆台架、整体衬砌台车、防水板机械铺挂台车、锚杆钻机等先进的精良设备。
3.2 “严”
3.2.1严格落实隧道风险评估制度
工程开工前邀请国内知名专家、业主、设计、监理对标段内的隧道进行了隧道风险评估，在进行风险等级划分时，把炭质板岩和凝灰质板岩隧道均按提高一个等级进行风险管理。
3.2.2严格落实和完善技术管和交底理制度
在技术管理过程中，严格落实项目部综合管理办法中关于技术的相关管理制度，技术质量管理行为切实做到了有章可循，有法可依。
完善技术管理制度，特别是对技术交底制度和作业指导书制度进行了进一步的完善，对隧道浅埋段、断层破碎带、板岩地段等都提前制定专项施工方案，并将技术标准、施工要点真正传递到作业层，施工过程加强现场督促指导落实，力求做到更有针对性和更有可操作性。
3.2.3严格按照钻爆设计施工
施工过程中，严格按照爆破设计组织实施。每一循环测量班用全站仪精确放出周边眼的炮眼孔位，炮眼打设过程中技术员跟班作业，不合格的炮眼及时返工，严格控制掘进眼和周边眼的间距、装药量，针对我标段板岩隧道周边眼间距宜控制在35～40cm，周边眼装药量宜控制在0.1～0.15Kg /m，间隔装药，导爆索起爆，爆破后开挖轮廓较圆顺，拱顶掉块较少。为确保爆破效果在每个隧道口配置了炮泥机，严格按钻爆设计堵塞炮孔。
3.2.4严格按照设计和验标施工
(1)安全步距
施工过程中严格按照铁建设【2010】120号文的要求控制循环进尺和安全步距。超标的坚决停止掌子面掘进，安全步距符合要求后再恢复施工。鉴于板岩隧道尤其是凝灰质板岩和炭质板岩具有弱膨胀形的特点，为确保隧道施工安全,Ⅲ级围岩地段的安全步距均按Ⅳ级围岩提高标准控制。
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（2）初期支护
①初喷：严格采用“湿喷”工艺，隧道开挖爆破后采用挖掘机找顶排出危石，出碴结束后再仔细找顶，找顶完成后立即初喷混凝土封闭围岩。
②立架：严格控制钢拱架架立的质量，如：标高、垂直度、间距、连接螺栓、各单元连接处松散物及虚碴的处理。钢架架立后进行测量核对，确保各项数据符合设计要求。
③钢筋网：钢筋网片在加工厂集中加工，，严查焊接质量，发现漏焊、假焊和搭接长度，一律从严要求，返工重做。
④锁脚锚管：锁脚锚管在钢拱架架设完毕后立即按要求施做，锁脚锚管要在尾端用U筋与钢拱架焊接牢固。锁脚锚管的作用非常重要，尤其对支护形式为ⅢB的地段，可以有效防止隧道掉拱。锚管的打设角度和注浆效果是保证钢架稳固的关键。在锁脚锚管施工时技术员全程旁站，并及时填写质量责任卡。
⑤系统锚杆施工：为确保水平板岩地段拱部系统锚杆的打设角度，采用MQT-130/2.8型锚杆钻机，杆长度也可根据岩层产状在隧道环向范围内进行必要调整，碳质板岩地段适当加长，保证锚杆长度大于围岩变形松散圈，以更好发挥锚杆的作用。
⑥复喷：钢架检验合格后复喷至设计厚度，超挖部分用喷射砼回填密实，表面平整度满足规范要求。
（3）严格控制二衬的施工质量
合理配置资源，快速施工二次衬砌，是控制板岩地段的蠕变变形的有效手段。
环向透水盲管在无水地段每8～12m设一道，富水地段应根据渗水痕迹适当加密。防排水处理采取在喷射混凝土中打孔，将水引至透水管排走。透水盲管用土工布包裹密实或用灰浆喷射密实，初凝后再浇筑二次衬砌混凝土，保证不渗不漏。
3.2.5严格执行质量责任卡填写制度
为落实质量责任追究，制定施工质量责任卡登记制度，每道工序的作业人员、验收人员签字记录，不合格不进入下道工序。隧道施工的关键工序，技术员跟班作业，及时填写质量责任卡， 不定期检查责任卡填写情况。
3.2.6严格执行超前地质预报制度
施工过程中切实把超前地质预报纳入工序管理。
不良地质地段，在设计要求的预报方法的基础上适当增加预报频次和项目，如在掌子面水量较大的地段增加红外探水；围岩破碎地段增加地质雷达等预报手段。
3.2.7严格监控量测程序
监控量测纳入工序管理。尤其Ⅲa支护段落，发现变形速率过大，立即采取相应的补强措施。
根据围岩级别埋设测点断面，测点尽早埋设，测点要保证深入基岩，不能与钢拱架焊接。
3.2.8严格执行技术培训和准入制度
加强技术管理，制定专项作业指导书和技术交底，并将技术标准、施工要点真正传递到作业层。同时配足配强技术管理力量，对全员进行技术和施工工艺培训，掌握高铁施工规范、标准、工艺、流程等 。培训考试合格后方可上岗，同时针对农民工流动性大的特点，项目采用不定期轮训的方法，对新进场的工人，先培训后上岗，严格准入制度。
3.2.9强化过程控制，确保安全质量
严格执行隧道施工“六达标”、“安全步距”的控制要求，对标段内的重难点工程实行领导包保，包保人亲盯现场，及时有效的解决现场出现的问题，确保隧道施工安全。
3.3 “快”
3.3.1快速完成各道施工工序
3.3.2快速完成设计变更
在隧道施工过程中同设计配合组密切联系，掌子面围岩地质情况发生变化及时同设计单位沟通，进行围岩级别变更，对板岩地段的初期支护做到“宁强勿弱”，切实做到“岩变我变”的原则。
3.3.3快速完成支护加强
通过对已完成初支地段的监控量测结果进行分析和对现场的观察，变形速率过大、初支明显变形的地段在报告设计的同时，要立即采取措施及时快速完成加固。
4. 工程措施建议
4.1在板岩、页岩、粉砂岩等层状地层分布地段，尤其岩层走向与隧道走向近平行或交角较小形成顺层构造的地段，围岩分级不宜定为Ⅲ级，一律变更Ⅳ级及以下。
4.2．加强掌子面素描观察，一旦发现有顺层滑动构造及节理密集带迹象 ，围岩分级要及时变更为Ⅴ级或Ⅴ级加强。
4.3．对顺层地段，加密变形监测，研究脆性岩石破坏变形的征兆特征；在可能产生顺层滑动的地段埋设压力盒，进行围岩压力监测；
必要时要安置声光报警装置。
4.4降雨异常出现后，特别要加强分析顺层地段围岩稳定性变化。
4.5初期支护和二衬结构措施要注意解决顺层抗滑的不对称问题。
4.6节理密集带应考虑采取超前预注浆和径向注浆加固措施。
5.效果验证和结论
通过上述措施，双线Ⅲa围岩工序循环时间合计15.5h每月正常施工的时间按27天，每月进尺140m；加强施工组织可达150m。双线Ⅲb围岩工序循环时间合计18h, 每月正常施工的时间按27天，每月进尺130m。双线Ⅳ围岩工序循环时间合计16h, 每月正常施工的时间按27天，月进尺95m。
参考文献：
铁路客运专线施工综合及关键技术，铁道科学研究院继续教育培训中心
论文作者:闫哲理,向明云
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/18
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