京沪高速铁路建设总结◎技术卷
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第二节 韩府山隧道

一、工程概况

韩府山隧道群位于江苏省南京市雨花区,包含韩府山1号、2号、3号和4号共计4座并行隧道。1号、2号、3号隧道相距较近,两相邻线路中线距离约20~22m,隧道净距约6~8m,为小净距隧道。4座隧道均为单洞双线隧道,开挖断面均大于140m2

韩府山1号隧道为京沪高速铁路正线隧道,里程自DK1015+148至DK1015+557,全长409m,其中Ⅴ级围岩284m,Ⅳ级围岩125m。左、右线分别位于R=8000m及R=7995m的右偏曲线上。

韩府山2号隧道为沪汉蓉铁路的双线隧道,里程自HDK1215+340至HDK1215+705,全长365m,其中Ⅴ级围岩265m,Ⅳ级围岩100m。左、右线分别位于R=8000m及R=7995.4m的右偏曲线上。

韩府山3号隧道为宁安铁路的双线隧道,里程自WDK3+054至WDK3+409,全长355m,其中Ⅴ级围岩245m,Ⅳ级围岩110m。左、右线分别位于R=8000m及R=8004.6m的左偏曲线上。

韩府山4号隧道为动车走行线隧道,长度为255m。

二、工程重点与难点

1.围岩级别差、断面大

由于四座隧道所处地质围岩级别主要为Ⅴ级围岩,岩体极为破碎,浅埋、偏压极为严重,极易发生坍塌事故,风险等级较高;隧道开挖断面大,均超过140m2

2.隧道群净距小、施工影响大

韩府山1号、2号、3号隧道群彼此之间净距在6~8m范围内,属(超)小净距隧道,如何确保浅埋小净距大断面隧道群施工安全是隧道施工控制的重点和难点。

3.爆破振动大,安全风险高

各隧道洞口相距较近,由于洞口爆破震动作用,若采用常规方法进行进出洞施工,很可能造成两隧道洞口部分岩体局部或整体垮塌,影响隧道围岩的稳定,可能造成安全事故。

三、关键技术

1.施工顺序确定

三个隧道均从进口独头掘进,先施工1号、3号隧道,后施工2号隧道,1号、3号隧道同时施工,3号与1号隧道掌子面距离控制在10m左右,2号与3号隧道掌子面距离不小于50m,如图5.2.5所示。

图5.2.5 隧道施工顺序

2.中岩柱加固

在1号、2号及3号、2号隧道间中岩柱拱脚至拱腰范围内钻孔打设ф50×3.5mm热轧无缝钢管,然后对其进行注浆加固。中岩柱注浆小导管加固如图5.2.6所示。

图5.2.6 中岩柱加固注浆小导管布置

注浆小导管在先行隧道开挖时施工,采用水平设置,小导管长6~10m,间距1.5m×1.5m,梅花形布置,小导管前端做成尖锥状,尾部焊上箍筋。安装注浆管时,在注浆管孔口处用胶泥与麻丝缠绕,使之与钻孔孔壁充分挤压塞紧,实现注浆管的止浆和固定,胶泥凝固到有足够强度后方可注浆。注浆初始压力为0.5MPa,终止压力为1.5MPa,浆液水灰比为1∶1。

3.施工方法选择

结合隧道实际地质条件,确定Ⅲ级围岩采用台阶法开挖(循环进尺2.0~2.5m),Ⅳ级围岩采用三台阶七步开挖法及三台阶临时仰拱法施工(各台阶循环进尺1.2~1.5m),Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法(循环进尺0.8~1.0m)及三台阶七步开挖法(开挖循环进尺0.8~1.0m)施工。

4.现场爆破控制

在韩府山隧道群施工中,采用三台阶七步法进行开挖施工。循环进尺L=0.8~1.0m,非电毫秒雷管隔段使用,实现孔微差,达到光面爆破效果。

韩府山1号隧道于2008年8月8日开始掘进施工,韩府山3号隧道于2008年8月24日开始掘进施工,韩府山2号隧道于2009年4月27日开始掘进,2号隧道与1号、3号隧道的掌子面距离保持在安全距离内,能够满足安全和工期的要求。

5.爆破振动测试

(1)爆破振动测试频率

以初支或钢筋混凝土结构的安全状态为依据,设定测试频率见表5.2.7。

表5.2.7 爆破振动测试频率表

根据爆破振动强度随药量增加而增大、随距离增加而衰减的传播机理,同一种断面、相同装药量且爆源与测点间距离相同,连续7d测得的振动速度均在0~4.0cm/s范围内且波动值不超过10%或有减小趋势时,可以减小频率或停止测试,并认为爆破方案是安全的。

(2)测振数据及分析处理

施工期间,对两隧道中夹岩体用声波法检测爆破破坏深度,实测结果表明施工现场最终将破坏深度控制在0.8~1.0m以内,远小于两隧道之间的净距(最小6m)。同时经爆破震动测试,韩府山隧道群爆破振动测试爆破振动速度在1.1~-5.6cm/s之间,满足设计要求的不大于10cm/s。