重載鐵路滲水黃土隧道施工技術

賈寶林

摘 要：黃土無水時具有一定的強度和自穩性，遇水具濕陷性，極易失穩產生坍塌，防坍塌是黃土隧道施工安全控制的重點。同時，滲水浸泡、擾動隧道仰拱基底，對重載鐵路后期運營亦會形成隱患。本文結合干陽溝隧道工程實例，采取臨時仰拱、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行小結，以期對以后的施工有所借鑒。

關鍵詞：鐵路；黃土；隧道；技術

中圖分類號：U39.4 文獻標識碼：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，預計車速可達到每小時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工程的關鍵區域，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，滲水呈線狀流出，滲水量達500～800m3/d。

2 隧道施工

黃土是一種具有很大強度且穩定性較好的無水土層，其還具有濕陷性，一旦其遇到水，那么土層的結構就會瓦解，進而容易產生坍塌。由于施工路段采用了重載鐵路，其產生的重力作用更顯著，影響深度更深。運營時，沖擊力長時間反復作用，可能會在基底形成病害，影響正常運營。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。

隧道的拱形部位用Φ42小導管超前支護，應用仰拱法來開展施工挖掘。初期支護采用了網噴C25混凝土、系統錨桿、臨時仰拱以及I20鋼拱架，并及時封閉成環，以改變原有的應力方向，從而達到維持圍巖結構的作用。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，預留注漿管，后期壓漿密實。

2.1 開挖支護

上臺階施工開始時，應該在其拱形120°區域位置內安置Φ42超前小導管，其與縱向塔之間的距離要超過一米，同時要加固前方的土體。按照三臺階法，合理劃分開挖高度。與此同時還要留一部分核心土，以便于設備使用，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，當挖到核心土，隨即安設臨時仰拱鋼架，隨后要立即噴灑C25混凝土。挖掘過程應該左右交叉，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，與此同時還要做好鋼拱架、鎖腳錨管、鋼筋網片的安裝，安裝結束后要立即噴灑規定后的的混凝土。

下臺階開挖時，應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、鋼筋網片的安裝，隨即噴射混凝土至設計厚度。

2.2 防沉降措施

安設鋼拱架時，鋼拱架底腳一定安置在堅實土體上，可采用支墊鋼板、方木，擴大受力面積。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整體。

為了避免雙側拱腳出現架空，中下臺階拱腿開挖時，應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臨時的匯水坑，其距離應超過1.5米，以便于匯集滲水。而這些臨時性的匯水坑內部都要噴灑混凝土，以避免其出現滲水，與此同時還要及時將匯水坑中的水排除。

2.3.2 積水抽排

通過鋪設的管路，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設置橫向截水盲溝，截斷流向掌子面的滲水。用土工布和碎石包裹的方法來制作滲水盲溝，溝內設置通長φ200開孔波紋管。中仰拱中部設置集水井，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，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，考慮到重載鐵路運營的動載作用，需對隧道采取工程措施進行加固處理。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，及早閉合初期支護結構。為了避免出現各個臺階在施工過程中帶來的影響，應該將其進行封閉。同時還要合理的安排施工計劃，按照計劃來執行各項施工，以此來提高施工的效率，有效避免開挖面長時間的暴露。（2）初期支護仰拱必須按設計做到位，并對鋼架進行有效連接，防止扭曲變形。鋼架未封閉前，應設置臨時墊板等措施確保鋼架底部穩定，并嚴格按照土質隧道要求進行各工序施工。（3）排水工作要合理安排，人員工作分配也要結合實際情況，避免滲水浸蔓，同時還要保證施工區域內無明顯的浸水。（4）加強仰拱環、縱向施工縫防水設施的施工質量，嚴格檢查驗收，確保防水效果滿足設計要求。（5）實時監控巖層的變化，；利用精密的測量儀器對拱頂和拱腳進行檢測，一旦發現問題，要在第一時間處置。

3 幾點感受

（1）對于黃土隧道，一定要詳細掌握地質資料和地質變化情況，綜合考慮，合理選擇施工方法。時常監測、核對土層的含水量，對開挖面素描觀察，若有差異，及時提出，會商確定。（2）有水黃土隧道，要特別注重臨時仰拱和鎖腳錨管的作用，嚴控施做質量。（3）滲水的收集和抽排至關重要，一定要系統的考慮集水、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備。嚴防浸泡拱腳、墻腳。（4）施工中，應短進尺，快循環，快封閉，嚴格工藝標準、嚴格管理，及時監測、及時反饋、及時二襯，采用雙控方來確保施工過程的安全，黃土隧道在施工時，要及時噴射混凝土封閉開挖面。（5）在黃土質隧道的施工中，開挖后圍巖暴露時間不宜超過4小時，做好初期的防護工作，重點關注拱腳、邊墻中部及墻基部位，同時還要加固拱腳，以保證整個支護與圍巖的穩定性。

4 結語

干陽溝隧道滲水黃土段施工，關鍵是開挖支護技術、滲水抽排的控制，通過采用三臺階臨時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、掌子面臨時集水和集水抽排等措施，能夠提高施工的質量，確保其安全。此外，采取基底換填的方法，為以后運營安全也提供了保證。

參考文獻

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