米林隧道D2K387+305～D2K387+795段，共490米，穿越冰碛层，主要物质成分为漂石土和块石土，地下水丰富，预计隧道最大涌水量35800m3/d，易发生塌方、突泥涌水等地质灾害。原设计采取全断面帷幕注浆的方案施工。
关键词：隧道 冰碛层试验 施工方案
二、方案编制的前提及背景
2017年12月5日，中铁二院副总工蒋良文博士、土二院曹彧所长、地勘院张广泽副总一行到拉林线现场办公，踏勘和了解了冰碛层现场的地形、地貌及水文地质情况，提出了冰碛层施工的难度属国内罕见，初步提出了地表导流防渗、地表模拟富水工况工艺试验、洞内试验段工艺试验等方案。
2018年1月2日，中铁二院副总工林世金、喻渝、蒋良文等一行在拉林总指副指挥长王睿陪同下，对拉林铁路进行设计回访，在听取了有关拉林铁路冰碛层隧道施工方案汇报后，与会专家一致认为冰碛层段施工由于水文及地质的复杂性和不确定性，施工难度国内罕见，工期风险、施工安全风险极高，必须引起高度重视，并对地表试验、地下试验等方案进行了讨论和研究，形成了一致性意见。
二 质量管理制度
(1)工序自检制度
本项目建立项目部、分部、施工队的自检机构，加强工序质量内部检查，自检合格后报监理工程师检查。工程队严格执行“自检、互检、交接检”的“三检制”，发现问题及时处理纠正，并由质检员记录。
(2) 技术复核和隐蔽工程验收制度
采用技术复核制度，明确复核内容、部位及复核方法。制定隐蔽工程验收制度，凡属隐蔽工程的，在工程隐蔽之前必须经过施工队、现场技术负责人、监理工程师验收合格。
(3) 检测试验制度
检测试验工作是控制质量的关键，必须严格工作程序、规范操作方法，把好工程质量源头关。
(4) 现场材料进场检验制度
严格控制各种原材料的质量，把好进料质量关。各类建筑材料运到现场后，物资设备部开出材料取样通知单，由试验人员进行现场取样试验，达不到标准的材料，坚决清退出场；对防水材料等委托有试验资质的单位进行试验。各种原材料、半成品均应有出厂合格证、产品质量证明书和试验报告。进场后分类别堆码存放，并挂牌标识检验和试验状态，以防止误用和实现可追溯性。
(5)质量检验评定制度
各级质量检验工程师应熟练掌握各项工程的检查验收和评定标准与程序，严格按施工规范和验收标准检查评定。对完工的检验批、分项、分部、单位工程及时自检评定，自检合格后报相关部门检验评定。
检验批、分项、分部工程由监理工程师组织施工单位有关人员进行验收；特殊主体结构、系统功能测试等重要分部工程的验收勘测设计单位也应参加；单位工程由建设单位组织设计、施工、监理单位参加。
(6) 工程质量责任追究制度
工程计价与质量挂钩，实行优质优价，奖优罚劣。单位工程完工后，由安全质量部组织对工程质量进行内部等级评定，根据评定的工程质量等级，对达到优质样板标准的进行奖励；未达到质量目标的单位给予停工整顿；对不合格的工程进行返工和处罚；对造成质量事故的责任人给予行政和经济处罚。
三 质量控制技术措施
3.1 一般性控制措施
严格按照“先探测、严控水、强支护、勤量测、早衬砌”的原则组织施工，制定严格的施工质量保证措施。
对隧道施工的各个环节制定作业指导书，严格按照批准的实施性施工组织设计和工艺流程施工，对初期支护中的拱架安装、锚杆施作、湿喷混凝土以及防水板挂设、二次衬砌施工等工序设立质量控制点进行重点监控。
保证测量精度：开工前，首先进行隧道的控制测量，布设单位工程测量专用控制网，采用双导线进洞方式保证测量的精确性。
超前预报，科学施工：采用新技术以保证隧道施工质量，在冰碛层地段采用综合超前地质预测预报，主要进行掌子面施工地质素描、TSP-203系统超前地质预报、地质雷达、红外探水、超前探孔等综合地质预报技术，查明不良地质，采取科学可行的施工方法，做好防护加固措施。
控制开挖，勤量测：开挖时严格控制超欠挖，减少爆破对围岩的扰动。进行围岩现场监控量测，根据量测数据及时判定围岩支护稳定状态，确定二次衬砌施工时间。
保证原材料质量：工程材料，特别是临时支护材料、防水材料必须经检验合格后方可使用。
保证衬砌质量：喷射混凝土采用湿喷技术，混凝土自动计量拌制。采用模板衬砌台车灌注二衬混凝土，重视衬砌防渗漏水施工，保证衬砌振捣密实度，提高混凝土抗渗耐腐蚀性和混凝土耐久性。加强隧道防水工程施工质量，保证隧道 “不渗不漏”。有仰拱的衬砌先施作仰拱；仰拱与回填分开灌筑。
四、隧道冰碛层试验段施工方案
4.1冰碛层段地表水文地质情况
米林隧道D2K387+305-795冰碛层段，洞顶埋深约160米，主要物质成分为块石土、漂石土，地表冰川融水、降雨汇水形成两条水沟，水沟与线路近于垂直相交，相对铁路里程分别为D2K387+500、D2K387+790。水沟处有大量漂石存在，其它裸露的陡坡可见较大块石及漂石。
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4.2冰碛层施工难度分析
施工难度之一：160米的埋深，水压预计达到1Mpa以上，加之地层的透水性较好，极易造成突泥涌水；
施工难度之二：地下大块的块石、漂石，造成钻孔及管棚施做的难度增大；
施工难度之三：开挖时遇到的拱顶超大块石及漂石，给开挖施工带来极大的困难，存在极高的安全风险；
施工难度之四：施工中隧道变形极难控制，并且有可能将下沉、变形及开裂等病害带到运营期。
3.3试验依据及目的
根据地勘资料，米林隧道冰碛层段地表存在一条常年流水的径流，地表水系与隧道地下水系相连通，地下水压较大，施工难度国内罕见，为顺利穿越冰碛层，确保施工安全、保证施工工期，根据拉林铁路建设要求，施工前应进行相关工艺性试验，通过模拟相似工程环境，考虑可能遇到的施工问题，通过地表及洞内各种试验对比，判断各种施工方案的可行性，获取相关施工数据，为判定、选取可靠的施工方法做好技术储备，正确指导隧道施工，特制定本方案。
五 地表导流防渗方案
5.1 流量计算
米林隧道冰碛层段洞顶地表由冰川融水、降雨汇水形成两条径流，与线路近于垂直相交，相对铁路里程分别为D2K387+500、D2K387+790。D2K387+790处水沟旱季水面宽2米，水深0.5米，经向当地走访调查，雨季水面宽度为3米，水深1米；D2K387+500处水沟旱季水面宽5米，水深0.5米，经向当地走访调查，雨季水面宽度为8米，水深1米，水流流速按照0.8m/s计算，D2K387+790处水沟雨季最大流量为3*1*0.8=2.4m3/s，D2K387+500处水沟雨季最大流量为8*1*0.8= 6.4m3/s，总流量为8.8 m3/s。
5.2 导流防渗方案
为减少地表水下渗，降低隧道冰碛层段施工风险，确保米林隧道施工工期，决定沿D2K387+500处原水沟位置设置导流渠进行引排水的处置方案。根据现场调查，结合地形地貌及地表水沟走向，暂定导流渠修建范围为：上游500米，下游100米，导流渠断面形式为梯形混凝土沟，标号为C25，断面尺寸依据水流量确定为上口净宽6.5米，沟底净宽为4.5米，水沟沟壁坡度为1:0.5，沟底厚度为0.5米，沟壁水平厚度为0.7米。水沟沟底设置单层防水板，防水板宽度为6米，防水板间采用双面爬焊机焊接，搭接宽度不小于15cm。
修建导流渠前，为满足施工需要，需在上游将D2K387+500处沟水引至D2K387+790水沟中。导流渠修建完成后，将D2K387+790处沟水截排至导流渠，并预留出水口满足地方灌溉需要。
六 地表模拟工况试验方案
6.1 试验目的
地表工艺试验，主要是通过在地面模拟洞内富水的施工环境进行管棚及注浆施工，试验超前支护材料、工法及相关技术；试验超前及径向注浆的施工措施，检验浆液扩散情况，检验注浆堵水效果，试验注浆材料、注浆方式、设备及相关技术。
6.2 预取得的成果
试验过程中，主要取得以下成果：
（1）通过试验验证预设计方案—全断面帷幕注浆的施工可行性；
（2）试做108管棚，试验跟管钻进工艺、注浆效果，判定其作为超前管棚的可行性；
（3）试做钻、旋、注一体的大直径自钻式超前管棚，判定其可行性；
（4）通过试验确定各种注浆材料的可行性、配合比例及凝固时间等各项工艺参数；
（5）对试验成果做技术、经济比选，为第二阶段洞内试验做好技术准备。
6.3试验地点
在冰碛层段隧顶地表选择一处交通方便、水资源便利、植被稀疏的位置，挖开一处断崖式的台阶，模拟隧道通过冰碛层时的饱和水环境。
6.4施工组织安排及资源配置
6.4.1施工组织安排
地表试验过程由一分部负责实施，指挥部工程管理部、安全质量环保部、中心试验室监督配合。试验过程数据记录收集工作由一分部隧道专业工程师负责，并报指挥部工程管理部汇总，分析、整理、编制试验成果。地表工艺试验计划在3月20日开始，3月30日结束，完成成果报告并上报审批。
6.4.2材料准备
①注浆材料
水泥采用西藏高争生产的PO.42.5水泥，施工用水采用地下水。水玻璃、双组份聚氨酯（水性）、双组份聚氨酯（油性）、硅酸盐树脂改良聚氨酯以及采用微膨胀注浆结合料（带模注浆料）。
②管棚材料
108管棚：108钢管、130偏心钻头；T76S自钻式管棚：T76S管棚体、D130钻头（带旋喷头）、连接套（双密封圈、带单向阀）。
③系统支护材料
R38N型自钻式锚杆（含连接件及钻头）、R51N型自钻式锚杆（含连接件及钻头）、T76S型自钻式锚杆（含连接件及钻头）。
七 总体试验方案
7.1 超前支护试验
施做89管棚2根，单根长10m，其中1根采用常规钻孔送管工艺，另外1根采用跟管工艺施工，主要试验常规管棚施工的可能性并分析存在的问题和困难。
施做T76S高强度自钻式管棚3根，间距分别为0.4m、0.6m，单根长20m，主要是试验管棚钻进、旋喷、注浆一体化施工的安装速度、支护效果、注浆效果。
7.2 注浆试验
施做R38N型、R51N型高强度中空锚杆，长度6～10m不等，分别采用水泥浆、水泥水玻璃双液浆、聚氨酯、硅酸盐树脂浆液、微膨胀注浆结合料（带模注浆料）进行注浆，主要是通过试验确定各种注浆材料的可行性、配合比例、凝固时间及扩散半径等各项工艺参数。
论文作者: 田伏龙
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/23
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