濕陷性黃土隧道施工控制要點

婁志峰

（中鐵二十局集團市政工程有限公司，甘肅 蘭州730030）

蒙西到華中煤運鐵路是國內(nèi)一次建成最大規(guī)模的運煤專線，線路北起內(nèi)蒙古浩勒報吉，終點到達江西省吉安，線路全長1837 公里，規(guī)劃設計輸送能力為2 億噸/年。跨越蒙、陜、晉、豫、鄂、湘、贛七省區(qū)，本線是一條超長的遠距離煤運專線，也是我國“西煤東運”- 大秦線（山西大同至河北秦皇島）修成之后，又一條電氣化煤運專線，更是“北煤南運”的里程碑式杰作。蒙華鐵路穿越內(nèi)蒙古、陜西段黃土高原分布有面積廣闊的濕陷性黃土地層，隧道穿越黃土地質(zhì)極易發(fā)生坍塌。如何既能保證施工進度又能確保施工過程中的安全成為建設者們面臨的一個課題。

1 工程簡述

青化砭1 號隧道作為一條國鐵Ⅰ級單洞雙線隧道工程，位于陜西省延安市寶塔區(qū)轄區(qū)青化砭鎮(zhèn)范圍內(nèi)，本隧道起訖里程為DK344+251～DK345+609.18m，全長1358.18 米，隧道穿越濕陷性純黃土地層，最大覆土厚度為138 米，隧道即為濕陷性純黃土地質(zhì)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，工藝要求高，施做難度大。

2 施工控制要點

2.1 洞頂陷穴處理

為了保證濕陷性黃土隧道安全施工，對洞頂周圍陷穴進行處理，目的是防止雨水從陷穴滲入隧道。在隧道開挖前，施做時先清理陷穴里面影響施工及質(zhì)量的垃圾，再人工按照預先策劃的形狀進行修整，至符合施工要求，從陷穴底部采用拌和好的三七灰土，人工配合小型機具分層回填、夯實，在距地面約1m 處，擴大陷穴頂口尺寸，三七灰土回填高于地面二層，且不小于30cm。陷穴四周2m 外人工開挖臨時排水溝，人工采用M7.5 砂漿將水溝底部及兩側(cè)進行抹面，排水溝根據(jù)排水要求設置5%的縱坡，確保排水溝流水暢通。

2.2 零擾動進洞，保證洞口段穩(wěn)定

黃土隧道洞口段土體穩(wěn)定性較差，局部存在溜塌、陷穴和滑坡等不良地質(zhì)，施工安全風險較高。我們遵循“早進晚出”的施工原則，根據(jù)現(xiàn)場自然地形地貌和自然環(huán)境，在黃土隧道洞口段采取不刷坡或少刷坡的方法，盡量減少施工擾動，力爭實現(xiàn)零擾動進洞。超前支護優(yōu)先采用Φ42 小導管。

2.3 選擇微三臺階法，提高施工效率

青化砭1 號隧道為Ⅳ、Ⅴ級圍巖，施工前先對拱部采用Φ42 超前小導管進行預支護，然后采用微三臺階法開挖，上、中臺階長度不大于5m，下臺階及初支仰拱與掌子面距離不大于12m。開挖后，先初噴混凝土封閉巖面，及時施做初期支護。鋼支撐安裝后，要及時打設鎖腳錨管并噴射混凝土，使隧道斷面形成一個封閉環(huán)，增加隧道的穩(wěn)定性（圖1）。

圖1 微三臺階施工

2.4 嚴格控制開挖工藝，合理設置預留變形量

蒙華鐵路項目推行采用空間立體全斷面微三臺階法施工，初支仰拱與下臺階同步施工，確保安全高效。

開挖采用挖掘機配合松土器進行開挖，進尺不超過2 榀，一般預留10cm 至20cm 人工修整層；土石分界段落，優(yōu)先選用機械開挖；若遇機械開挖困難，需爆破松動時，遵循“多打眼，少裝藥”的爆破原則，盡量減少爆破擾動影響。采用先爆破松動，后機械修整的施工順序。預留變形量設置為10cm～30cm，根據(jù)揭示的地質(zhì)條件和監(jiān)控量測數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整，防止發(fā)生初支侵限和過大超挖。

2.5 隧道開挖完成，初期支護及時跟進

為了保證濕陷性黃土地段順利施工，消除濕陷性，開挖后及時施工初期支護。支護措施采用格柵鋼拱架、錨噴網(wǎng)混凝土及鎖腳錨管聯(lián)合支護。初期支護施工按照鐵道部安全步距要求，及時進行施做。格柵鋼拱架按設計位置用立供機安設, 安設過程中出現(xiàn)格柵鋼架與混凝土初噴層之間存在較大縫隙時，加設墊塊。錨管支護施工的關鍵是注漿，結(jié)合工程實際，注漿時封堵孔口，注漿管插至距孔底5 厘米至10 厘米處，水泥漿注入，慢慢勻速拔出注漿管，注漿完成后，迅速把錨管插入，把錨管和格柵鋼拱架焊接牢固，增加穩(wěn)定性和剛度。噴射作業(yè)是初期支護施做當中最關鍵而緊張的一步工序，要求濕噴機械手按設計分層噴射初支混凝土至設計厚度。

2.6 實施信息化管理，做好地質(zhì)超前預報和量測監(jiān)控

本隧道地質(zhì)情況復雜，要求隧道開挖前及時做好地質(zhì)超前預報工作，施做中量測監(jiān)控緊跟。由集團公司檢測公司組建項目超前地質(zhì)預報專班；由集團公司技校和檢測公司聯(lián)合組建監(jiān)控量測專班，共設5 個量測小組。各方簽訂合同明確責任，對項目部、工區(qū)和專班的職責進行了界定。將地質(zhì)超前預報數(shù)據(jù)、量測監(jiān)控數(shù)據(jù)每天現(xiàn)場按時采集，并經(jīng)過專業(yè)工程師分析形成資料后及時發(fā)到項目信息化管理平臺，讓全體技術(shù)工作者及時了解、詳細掌握相關數(shù)據(jù)，以便為隧道施做提供數(shù)據(jù)支撐。

2.7 落實混凝土澆注工藝細則，確保二襯實體工程質(zhì)量

采用自行式仰拱長棧橋進行二襯仰拱施工，在挖除回填土后，采用高壓風（無水段）或高壓水清洗干凈，按照一次清底24m，每次澆注12m 的方法施工。二襯采用溜槽和軟管實現(xiàn)逐窗入料，采用附著式振搗器為主實行分層搗固，及時落實拱頂回填注漿，采用移動式霧炮機進行噴霧養(yǎng)護。

為確?；炷翆嶓w和外觀質(zhì)量，在二襯澆筑方面采用分倉入料方式均勻布料，布料順序：首先混凝土通過輸送泵送至拱頂M1 三通，再通過左右側(cè)M2、M3 三通分流至左右側(cè)分料管，到達左、右側(cè)第一層A2、A4 布料窗口開始灌注混凝土，其中A1、A3 窗口作為振搗窗口，布料高度每層控制在30cm，當混凝土澆筑至第一層布料窗口的高度時關閉第一層左右側(cè)共8 個窗口；然后移動泵送軟管通過左、右側(cè)第二層B1、B3 布料窗口繼續(xù)灌注混凝土，其中B2、B4 窗口作為振搗窗口，當混凝土澆筑至第二層布料窗口的高度時。關閉第二層左右側(cè)共8 個窗口；然后采用轉(zhuǎn)接泵送軟管的方式通過第三層左、右側(cè)C2、C4布料窗口繼續(xù)澆筑混凝土，其中C1、C3 窗口作為振搗窗口，當混凝土澆筑至第三層布料窗口的高度時；關閉第三層左右側(cè)共8 個窗口；然后開始澆筑拱部混凝土，通過拱頂E1、E3 預留注漿孔交錯布料的方法，澆筑至臺車面板頂高度時，完成混凝土的澆筑。若特殊情況下通過E2 布料孔進行灌注，保證拱部混凝土振搗緊固?；炷敛捎脧南峦?，兩側(cè)交替，對稱分層澆筑，兩側(cè)對稱混凝土澆筑層面高度差需要保持在0.5m 以內(nèi)，臺車前后混凝土高差不能大于0.6m，左右混凝土高差不能大于0.5m。

圖2 二襯分倉入料布置圖

2.8 推行機械化施工、提高施工進度指標

根據(jù)上場策劃及施工方案情況，本著實用高效的原則，我們高度重視施工工裝的改進和配置工作。隧道施工所需機械設備資源按照策劃、施工進度指標、工作面情況等，結(jié)合現(xiàn)場進行實際配備，緊跟國家、行業(yè)政策，大力實施機械化施工，我項目在機械化方面配備了相當多的先進設備，正如自行式液壓棧橋、濕噴機械手等，保證了濕陷性純黃土地質(zhì)中隧道掘進進度，月Ⅳ級圍巖最高可掘進112m，而Ⅴ級圍巖也創(chuàng)造了月掘進85m的標段最快進尺，且減少了安全風險。正是先進設備大力投入，工法不斷優(yōu)化，管理日益提升，最終確保了總體任務目標順利實現(xiàn)。

3 結(jié)論

蒙華鐵路煤運通道青化砭1 號隧道在濕陷性黃土地質(zhì)情況下，現(xiàn)場施工中結(jié)合實際情況，運用合理的施工工藝及配套的施工設備，應對濕陷性黃土不同施工部位的缺陷有正確的認識，并采取必要的以上8 種施工控制要點，使隧道按節(jié)點順利貫通，且安全保證，質(zhì)量優(yōu)質(zhì)。