重載鐵路滲水黃土隧道施工技術(shù)

賈寶林

摘 要：黃土無水時(shí)具有一定的強(qiáng)度和自穩(wěn)性，遇水具濕陷性，極易失穩(wěn)產(chǎn)生坍塌，防坍塌是黃土隧道施工安全控制的重點(diǎn)。同時(shí)，滲水浸泡、擾動隧道仰拱基底，對重載鐵路后期運(yùn)營亦會形成隱患。本文結(jié)合干陽溝隧道工程實(shí)例，采取臨時(shí)仰拱、集水抽排、基底換填等措施，對重載鐵路滲水黃土隧道施工進(jìn)行小結(jié)，以期對以后的施工有所借鑒。

關(guān)鍵詞：鐵路；黃土；隧道；技術(shù)

中圖分類號：U39.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）12-0141-02

1 工程概況

山西中南部鐵路通道工程全部完工后，預(yù)計(jì)車速可達(dá)到每小時(shí)120公里，其屬于重載鐵路，開行電力牽引為104噸列車。其中干陽溝隧道是整個(gè)工程的關(guān)鍵區(qū)域，整體長度為8463m，單洞雙線，埋深10～200m，最大開挖寬度14.04m，高度12.13m，開挖面積135.03m2。挖掘洞身時(shí)，滲水呈線狀流出，滲水量達(dá)500～800m3/d。

2 隧道施工

黃土是一種具有很大強(qiáng)度且穩(wěn)定性較好的無水土層，其還具有濕陷性，一旦其遇到水，那么土層的結(jié)構(gòu)就會瓦解，進(jìn)而容易產(chǎn)生坍塌。由于施工路段采用了重載鐵路，其產(chǎn)生的重力作用更顯著，影響深度更深。運(yùn)營時(shí)，沖擊力長時(shí)間反復(fù)作用，可能會在基底形成病害，影響正常運(yùn)營。因此，在黃土隧道施工中的支撐工程與基底處置是該隧道的難點(diǎn)。

隧道的拱形部位用Φ42小導(dǎo)管超前支護(hù)，應(yīng)用仰拱法來開展施工挖掘。初期支護(hù)采用了網(wǎng)噴C25混凝土、系統(tǒng)錨桿、臨時(shí)仰拱以及I20鋼拱架，并及時(shí)封閉成環(huán)，以改變原有的應(yīng)力方向，從而達(dá)到維持圍巖結(jié)構(gòu)的作用。對于圍巖滲水采取分段集中，然后將其抽出隧道。對于軟化的仰拱基底，采取換填水泥處置碎石，預(yù)留注漿管，后期壓漿密實(shí)。

2.1 開挖支護(hù)

上臺階施工開始時(shí)，應(yīng)該在其拱形120°區(qū)域位置內(nèi)安置Φ42超前小導(dǎo)管，其與縱向塔之間的距離要超過一米，同時(shí)要加固前方的土體。按照三臺階法，合理劃分開挖高度。與此同時(shí)還要留一部分核心土，以便于設(shè)備使用，每次挖掘控制在1榀鋼拱架距離，挖掘開始要噴灑4cm左右的C25混凝土，防止開挖面暴露在外，以免孔隙水從斷面處滲出。另外在施工過程中注意鋼拱架、鎖腳錨管、鋼筋網(wǎng)片的安裝，每次安裝完成后都要噴灑一定厚度的C25混凝土。

中臺階施工開始時(shí)，當(dāng)挖到核心土，隨即安設(shè)臨時(shí)仰拱鋼架，隨后要立即噴灑C25混凝土。挖掘過程應(yīng)該左右交叉，而挖掘的間距要小于2榀鋼架的距離。開挖工作開始，就要噴射4CM左右厚度的C25混凝土，以保證其端面不暴露出來，與此同時(shí)還要做好鋼拱架、鎖腳錨管、鋼筋網(wǎng)片的安裝，安裝結(jié)束后要立即噴灑規(guī)定后的的混凝土。

下臺階開挖時(shí)，應(yīng)該要左右交叉的方法，而挖掘的間距要小于2榀鋼架的距離。開挖開始，就要噴射4CM左右厚度的C25混凝土，另外還要做好鋼拱架、鎖腳錨管、鋼筋網(wǎng)片的安裝，隨即噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

2.2 防沉降措施

安設(shè)鋼拱架時(shí)，鋼拱架底腳一定安置在堅(jiān)實(shí)土體上，可采用支墊鋼板、方木，擴(kuò)大受力面積。拱架的下端兩邊都要放置一根Φ42鎖腳錨管，鋼拱架和兩根“L”形的鋼筋連接為一個(gè)整體。

為了避免雙側(cè)拱腳出現(xiàn)架空，中下臺階拱腿開挖時(shí)，應(yīng)該左右兩邊交叉的方式開工，每次開挖落地的距離為2榀鋼架，兩邊交叉的距離3～5m。

2.3 施工排水

2.3.1 滲水匯集

拱腳和上、中臺階之間的挖出一個(gè)臨時(shí)的匯水坑，其距離應(yīng)超過1.5米，以便于匯集滲水。而這些臨時(shí)性的匯水坑內(nèi)部都要噴灑混凝土，以避免其出現(xiàn)滲水，與此同時(shí)還要及時(shí)將匯水坑中的水排除。

2.3.2 積水抽排

通過鋪設(shè)的管路，用水泵將仰拱前端集水井的積水，抽排至已施做完二襯段設(shè)置的抽排水接力井。順坡地段，可以用排水管來排水。逆坡地段，利用水泵抽將滲水抽出。抽水接力井周邊均用鋼筋混凝土澆筑，不得滲漏水。

2.3.3 分段截水

逆坡地段，滲水會順著仰拱和圍巖的接觸面，向前流向未施工的仰拱，給最前端施工造成很大困難。在隧底仰拱以下，每隔100m設(shè)置橫向截水盲溝，截?cái)嗔飨蛘谱用娴臐B水。用土工布和碎石包裹的方法來制作滲水盲溝，溝內(nèi)設(shè)置通長φ200開孔波紋管。中仰拱中部設(shè)置集水井，井壁采用透水的無砂混凝土管，井底封閉不漏水。積水通過水泵，抽排至附近的接力井。如圖1所示。

2.3.4 開挖仰拱段抽排水

仰拱開挖后，為避免滲水漫流，還要在隧道底部的橫、縱方向布置盲溝；用土工布和碎石包裹的方法來制作滲水盲溝，并設(shè)置通長φ50開孔波紋管。容易圖2所示：

2.4 隧底處置措施

在施工時(shí)，對隧底的原狀黃土不可避免有所擾動，加之為確保隧道施工安全而快速封閉，考慮到重載鐵路運(yùn)營的動載作用，需對隧道采取工程措施進(jìn)行加固處理。施工中，隧道底部則用5%的混凝土和碎石來填充，并留下注漿管的位置，杜絕運(yùn)營隱患。如圖3所示。

2.5 其他工程措施

（1）滲水黃土段施工，要快速施工，及早閉合初期支護(hù)結(jié)構(gòu)。為了避免出現(xiàn)各個(gè)臺階在施工過程中帶來的影響，應(yīng)該將其進(jìn)行封閉。同時(shí)還要合理的安排施工計(jì)劃，按照計(jì)劃來執(zhí)行各項(xiàng)施工，以此來提高施工的效率，有效避免開挖面長時(shí)間的暴露。（2）初期支護(hù)仰拱必須按設(shè)計(jì)做到位，并對鋼架進(jìn)行有效連接，防止扭曲變形。鋼架未封閉前，應(yīng)設(shè)置臨時(shí)墊板等措施確保鋼架底部穩(wěn)定，并嚴(yán)格按照土質(zhì)隧道要求進(jìn)行各工序施工。（3）排水工作要合理安排，人員工作分配也要結(jié)合實(shí)際情況，避免滲水浸蔓，同時(shí)還要保證施工區(qū)域內(nèi)無明顯的浸水。（4）加強(qiáng)仰拱環(huán)、縱向施工縫防水設(shè)施的施工質(zhì)量，嚴(yán)格檢查驗(yàn)收，確保防水效果滿足設(shè)計(jì)要求。（5）實(shí)時(shí)監(jiān)控巖層的變化，；利用精密的測量儀器對拱頂和拱腳進(jìn)行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)問題，要在第一時(shí)間處置。

3 幾點(diǎn)感受

（1）對于黃土隧道，一定要詳細(xì)掌握地質(zhì)資料和地質(zhì)變化情況，綜合考慮，合理選擇施工方法。時(shí)常監(jiān)測、核對土層的含水量，對開挖面素描觀察，若有差異，及時(shí)提出，會商確定。（2）有水黃土隧道，要特別注重臨時(shí)仰拱和鎖腳錨管的作用，嚴(yán)控施做質(zhì)量。（3）滲水的收集和抽排至關(guān)重要，一定要系統(tǒng)的考慮集水、排水方案，制定完善的措施，按照1.5倍的滲流量配置抽排水設(shè)備。嚴(yán)防浸泡拱腳、墻腳。（4）施工中，應(yīng)短進(jìn)尺，快循環(huán)，快封閉，嚴(yán)格工藝標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)格管理，及時(shí)監(jiān)測、及時(shí)反饋、及時(shí)二襯，采用雙控方來確保施工過程的安全，黃土隧道在施工時(shí)，要及時(shí)噴射混凝土封閉開挖面。（5）在黃土質(zhì)隧道的施工中，開挖后圍巖暴露時(shí)間不宜超過4小時(shí)，做好初期的防護(hù)工作，重點(diǎn)關(guān)注拱腳、邊墻中部及墻基部位，同時(shí)還要加固拱腳，以保證整個(gè)支護(hù)與圍巖的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

干陽溝隧道滲水黃土段施工，關(guān)鍵是開挖支護(hù)技術(shù)、滲水抽排的控制，通過采用三臺階臨時(shí)仰拱法開挖等工藝措施，采取分段橫向盲溝分段截水、仰拱基底縱橫向集水、掌子面臨時(shí)集水和集水抽排等措施，能夠提高施工的質(zhì)量，確保其安全。此外，采取基底換填的方法，為以后運(yùn)營安全也提供了保證。

參考文獻(xiàn)

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