侯 旭

(中鐵十七局集團(tuán)公司 山西太原 030082)

濕陷性黃土地區(qū)大斷面隧道施工控制

侯 旭

(中鐵十七局集團(tuán)公司 山西太原 030082)

近年，我國(guó)高速鐵路客運(yùn)專線施工迅速發(fā)展，高速鐵路的行車時(shí)速達(dá)到300 km/h，這也對(duì)鐵路線下施工提出更為嚴(yán)格的要求。鄭西鐵路客運(yùn)專線是國(guó)內(nèi)第一條修建在濕陷性黃土地區(qū)的鐵路客運(yùn)專線。對(duì)鐵路黃土隧道施工過(guò)程控制進(jìn)行簡(jiǎn)述，特別針對(duì)濕陷性黃土隧道洞內(nèi)采用樁基處理軟土地基，地表偏壓進(jìn)行卸載處理，隧道施工中圍巖監(jiān)控量測(cè)的應(yīng)用等問(wèn)題通過(guò)實(shí)例進(jìn)行分析?？蔀槠渌愃乒こ淌┕ぬ峁﹨⒖肌?/p>

濕陷性黃土 大斷面 隧道施工

1 濕陷性黃土特點(diǎn)

濕陷性黃土是一種特殊性質(zhì)的土，在上覆土層自重應(yīng)力作用下，或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下，下沉穩(wěn)定后，受水浸濕，土結(jié)構(gòu)迅速破壞，并產(chǎn)生顯著附加下沉，稱為濕陷性黃土。廣泛分布于我國(guó)東北、西北、華中和華東部分地區(qū)。黃土是干旱或半干旱氣候條件下的沉積物，在生成初期，土中水分不斷蒸發(fā)，土孔隙中的毛細(xì)作用，使水分逐漸集聚到較粗顆粒的接觸點(diǎn)處。同時(shí)，細(xì)粉粒、粘粒和一些水溶鹽類也不同程度的集聚到粗顆粒的接觸點(diǎn)形成膠結(jié)。粘粒以及土體中所含的各種化學(xué)物質(zhì)如鋁、鐵物質(zhì)和一些無(wú)定型的鹽類等，多集聚在較大顆粒的接觸點(diǎn)起膠結(jié)和半膠結(jié)作用，作為黃土骨架的砂粒和粗粉粒，在天然狀態(tài)下，由于上述膠結(jié)物的凝聚結(jié)晶作用被牢固的粘結(jié)著，故使?jié)裣菪渣S土具有較高的強(qiáng)度，而遇水時(shí)，水對(duì)各種膠結(jié)物的軟化作用，土的強(qiáng)度突然下降便產(chǎn)生濕陷。

濕陷性黃土之所以在一定壓力下受水時(shí)產(chǎn)生顯著附加下沉，除上述在遇水時(shí)顆粒接觸點(diǎn)處膠結(jié)物的軟化作用外，還在于土的欠壓密狀態(tài)，干旱氣候條件下，無(wú)論是風(fēng)積或是坡積和洪積的黃土層，其蒸發(fā)影響深度大于大氣降水的影響深度，在其形成過(guò)程中，充分的壓力和適宜的濕度往往不能同時(shí)具備，導(dǎo)致土層的壓密欠佳。接近地表2～3 m的土層，受大氣降水的影響，一般具有適宜壓密的濕度，但此時(shí)上覆土重很小，土層得不到充分的壓密，便形成了低濕度、高孔隙率的濕陷性黃土。故在濕陷性黃土場(chǎng)地上進(jìn)行建設(shè)，應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性、地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對(duì)不均勻沉降限制的嚴(yán)格程度，采取以地基處理為主的綜合措施，防止地基濕陷對(duì)建筑產(chǎn)生危害。

2 鄭西鐵路客運(yùn)專線工程概況

鄭西鐵路客運(yùn)專線是鄭州至西安高速鐵路客運(yùn)專線，設(shè)計(jì)行車時(shí)速300 km/h，預(yù)留提速至350 km/h。

該鐵路陜西段正位于陜西一級(jí)黃土臺(tái)塬區(qū)，濕陷性等級(jí)為III級(jí)自重濕陷性黃土。由于客運(yùn)專線對(duì)鐵路行車時(shí)速的要求，隧道地段軌面以上凈空不小于100 m2，開挖凈空更達(dá)到了140～160 m2，如此大斷面的隧道在黃土地區(qū)的施工，在國(guó)內(nèi)工程施工中并不多見(jiàn)。

3 隧道施工控制

3.1 隧道開挖支護(hù)

3.1.1 CRD法施工控制要點(diǎn)

（1）開挖

鄭西客運(yùn)專線隧道Ⅴ級(jí)圍巖段設(shè)計(jì)采用CRD法進(jìn)行開挖，將斷面分解成左右側(cè)共六個(gè)部分進(jìn)行開挖，采用型鋼鋼架設(shè)置臨時(shí)橫、豎支撐進(jìn)行支護(hù)。如圖1、圖2所示工序及步驟。上導(dǎo)分別采用PC90小型挖機(jī)進(jìn)行開挖，預(yù)留核心土。并通過(guò)橫隔板間隙棄土，由下導(dǎo)出渣。為滿足挖掘機(jī)作業(yè)空間，每側(cè)上部臺(tái)階超前下部臺(tái)階3 m左右掘進(jìn)，下部臺(tái)階超前底部6 m左右掘進(jìn)。左側(cè)上部開挖高度為5.0 m左右；下部開挖高度為6.0 m左右；底部開挖高度為2.0 m左右。

圖1 CRD法施工正面示意

圖2 CRD法施工縱斷面示意

由于該地區(qū)隧道全部為黃土隧道，圍巖軟弱，機(jī)械開挖后預(yù)留30 cm人工修整開挖面。在上導(dǎo)、下導(dǎo)節(jié)段出適當(dāng)沿開挖弧度切線加大拱腳開挖，以增大基礎(chǔ)面積提高支撐力。復(fù)測(cè)開挖斷面誤差后進(jìn)行支護(hù)。

（2）支護(hù)

A、超前支護(hù)。CRD法施工段落圍巖穩(wěn)定性差，應(yīng)做超前支護(hù)，洞口段采用長(zhǎng)管棚注漿支護(hù)加固；洞身一般采用小導(dǎo)管超前注將加固。超前支護(hù)體系相當(dāng)于圍巖內(nèi)挑梁加固，對(duì)提高掌子面圍巖穩(wěn)定性有重要作用。針對(duì)黃土隧道的特點(diǎn)，超前小導(dǎo)管施工采用ZM-12T型煤電鉆鉆孔，用YT28型風(fēng)槍頂進(jìn)超前小導(dǎo)管的施工方法，小導(dǎo)管插入孔內(nèi)的長(zhǎng)度不小于管長(zhǎng)90%。尾部與型鋼鋼架焊接固定，JYZ－2型注漿泵進(jìn)行注漿作業(yè)。超前小導(dǎo)管水平角度為5°～10°，間距一般為40 cm，圍巖較差地段可縮小為30 cm，管內(nèi)充填M20水泥砂漿。縱向搭接長(zhǎng)度不小于1.5 m。

B、鋼架支護(hù)。修整的開挖面初噴后，即可進(jìn)行鋼架安裝。型鋼鋼架按設(shè)計(jì)及預(yù)留變形量加大后的斷面采用冷彎?rùn)C(jī)加工，并進(jìn)行場(chǎng)地試拼，各項(xiàng)誤差應(yīng)復(fù)核規(guī)范要求。洞內(nèi)安裝時(shí)采用螺栓連接并加墊橡膠墊片。

淺埋大斷面黃土隧道，開挖后地表普遍出現(xiàn)縱向裂縫，且沉降值比較大，說(shuō)明淺埋大斷面黃土隧道形不成承載拱，黃土圍巖無(wú)自承能力，初期支護(hù)結(jié)構(gòu)承受較大的上覆山體的松散荷載；從觀測(cè)到的地表沉降和拱頂下沉較大，收斂較小，而初期支護(hù)結(jié)構(gòu)及橫撐和中隔壁沒(méi)有開裂與扭曲變形現(xiàn)象分析判斷，淺埋大斷面黃土隧道變形是以“整體”下沉為主，由于黃土豎向節(jié)理發(fā)育，直立性較好，洞內(nèi)變形向地表傳遞較快，所以，為達(dá)到控制下沉的目的，要采取相應(yīng)加強(qiáng)措施：鋼架安裝后設(shè)鎖腳錨桿（管）固定，鎖腳錨桿（管）還可起到抵抗下沉的作用。橫向連接鋼筋（管）牢固焊接，使連續(xù)兩榀鋼架形成整體。鋼架接頭處拱架下設(shè)置預(yù)制混凝土墊塊或槽鋼連通，目的同樣是為了減少鋼架因開挖后的上部荷載造成下沉。

C、錨噴支護(hù)。對(duì)于淺埋段大斷面黃土隧道，充分保護(hù)圍巖，減少擾動(dòng)就是新奧法原理的最好應(yīng)用，初期支護(hù)采用鋼架加系統(tǒng)錨桿加噴射混凝土的柔性支護(hù)，允許適度變形并控制最大變形，從而達(dá)到利用圍巖的自承能力的目的。

噴射混凝土必須采用濕噴。濕噴較干噴的優(yōu)點(diǎn)：水與混凝土充分拌合，密實(shí)性好，強(qiáng)度高；液體高效速凝劑對(duì)操作工人身體傷害小；噴射時(shí)粉塵及回彈??；可用混凝土運(yùn)輸車直接喂料，減少干噴人工上料工作強(qiáng)度。必要時(shí)噴射混凝土內(nèi)加入微纖維或剛纖維，提高強(qiáng)度。

D、循環(huán)進(jìn)尺。根據(jù)黃土隧道地質(zhì)情況以及隧道工期要求，為確保施工安全，最大限度的利用圍巖的自穩(wěn)性，本著“短進(jìn)尺、快循環(huán)”的原則，Ⅴ級(jí)圍巖上部每循環(huán)進(jìn)尺為一榀鋼架,下部每循環(huán)進(jìn)尺為一到兩榀鋼架，底部不超過(guò)兩榀鋼架。

E、臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)的拆除。中間臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)的拆除時(shí)間由中間支護(hù)系統(tǒng)對(duì)后續(xù)工序作業(yè)的影響及沉降變形分析確定?？紤]后續(xù)作業(yè)的及時(shí)跟進(jìn)，中間支護(hù)系統(tǒng)對(duì)其產(chǎn)生的影響，在嚴(yán)格考證拆除中間支護(hù)系統(tǒng)的安全性之后，進(jìn)行拆除。臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)縱向每次拆除長(zhǎng)度不應(yīng)大于6m，拆除后立即進(jìn)行仰拱施作，兩工序交錯(cuò)進(jìn)行。

3.1.2 弧形導(dǎo)坑（三臺(tái)階七步）法施工控制要點(diǎn)

（1）開挖

弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法多用于IV級(jí)圍巖老黃土。圍巖相對(duì)較為穩(wěn)定，不需要進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)加固。開挖工序及步驟如圖圖3、圖4所示。開挖時(shí)由挖掘機(jī)直接開挖作業(yè)，預(yù)留30 cm人工修整，并預(yù)留核心土。上中下導(dǎo)平行進(jìn)行，中導(dǎo)或下導(dǎo)開挖時(shí)，左右錯(cuò)開2～3 m，不得使同一榀鋼架兩端同時(shí)懸空。

圖3弧形導(dǎo)坑（三臺(tái)階七步）法施工正面示意

圖4 弧形導(dǎo)坑（三臺(tái)階七步）法施工縱斷面示意

（2）支護(hù)

支護(hù)控制要點(diǎn)同CRD法支護(hù)施工控制要點(diǎn)。此處不再贅述。

3.2 隧道防排水施工控制

客運(yùn)專線為電氣化鐵路，隧道內(nèi)為滿足接觸網(wǎng)安裝要求，隧道防水必須達(dá)到地下工程防水等級(jí)一級(jí)。并遵循“防、排、堵、截相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則。

3.2.1 土工布鋪設(shè)要點(diǎn)

土工布鋪設(shè)采用專用工作臺(tái)車，用射釘將熱塑性圓墊圈及土工布固定在巖面上，墊圈一般為梅花形布置。土工布鋪設(shè)前應(yīng)將初期支護(hù)表面進(jìn)行補(bǔ)平，錨桿頭等外露部分進(jìn)行切割，用水泥砂漿涂抹平順，防止硬物刺穿。土工布鋪設(shè)應(yīng)平整，縱向搭接5～10 cm。土工布背后設(shè)置環(huán)向排水盲管的應(yīng)在土工布鋪設(shè)前預(yù)先固定于初期支護(hù)面。

3.2.2 防水板鋪設(shè)要點(diǎn)

防水板鋪設(shè)采用無(wú)釘鋪設(shè)，用電熱壓焊器將防水板熱熔焊接在熱塑性圓墊圈上。或者在防水板背后焊接墊片及軟繩，進(jìn)行懸掛。無(wú)論何種方法，必須保證防水板表面無(wú)損傷，否則進(jìn)行補(bǔ)焊。

防水板固定應(yīng)留有適當(dāng)?shù)乃沙诙?，一般?0%左右，保證防水板全部面積均能低到基面，防止在襯砌混凝土澆注時(shí)扯破防水板。防水板縱向搭接15cm，采用自動(dòng)爬焊機(jī)從一端焊接至另一端，焊接中要隨時(shí)糾正防水板位置，以免焊接走偏，搭接尺寸不足。

防水板的焊接應(yīng)采用雙焊縫，單條焊縫不小于1.5cm。以調(diào)溫、調(diào)速熱楔式自動(dòng)爬行式熱合機(jī)熱熔焊接，細(xì)部處理或修補(bǔ)可采用手持焊槍焊接。

防水板的焊接檢驗(yàn)采用目測(cè)檢查和充氣試驗(yàn)檢查。將5號(hào)注射針與壓力表相接，然后進(jìn)行充氣，當(dāng)壓力表達(dá)到0.25 MPa時(shí)停止充氣，持續(xù)10min，若壓力下降在10%以內(nèi)即為合格，若壓力下降過(guò)快，用肥皂水涂抹在焊縫上，找到漏氣處，重新補(bǔ)焊。

3.2.3 止水帶安裝要點(diǎn)

止水帶用于隧道施工縫及變形縫防水，鄭西客運(yùn)專線隧道止水帶選用中埋橡膠止水帶及背貼埋橡膠止水帶。止水帶安裝不得使用射釘、螺栓、鐵絲等刺穿固定。環(huán)向中埋橡膠止水帶安裝時(shí)，將止水帶沿中線對(duì)折90°，用鋼筋彎制的U型卡固定，一面伸入預(yù)澆混凝土內(nèi)，一面緊貼于封端模板上；縱向中埋止水帶位于仰拱鋼筋中部，用U型鋼筋固定，與結(jié)構(gòu)鋼筋焊接，保持順直，預(yù)埋高度應(yīng)使止水帶的一半正好被混凝土包裹。

背貼止水帶安裝時(shí)由封端模板抵住，緊貼于基面，并保證位置居中于混凝土環(huán)縱向施工縫。

止水帶的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)施工要求事先向生產(chǎn)廠家定制，盡量避免接頭，當(dāng)確需接頭時(shí)，應(yīng)采用熱硫化連接。

混凝土施工時(shí)，應(yīng)注意止水帶位置的振搗，保證止水帶兩端混凝土的密實(shí)，并不得碰觸止水帶，防止止水帶變形，破損或移位。

3.2.4 排水盲管安裝要點(diǎn)

排水盲管施工流程：定位→鋪設(shè)盲管→捆扎盲管→盲管縱環(huán)向連接。環(huán)向盲管安裝根據(jù)巖面滲漏水情況，5-10 m間隔安裝；縱向盲管按隧道設(shè)計(jì)坡度安裝，緊貼巖面，高低平順，不能彎曲造成積水積砂，用變徑三通管與環(huán)向排水管連接，并引出二襯?？v向排水管還應(yīng)用防水板及土工布將其反包。

3.3 二次模筑混凝土襯砌施工控制

二次模筑混凝土襯砌作為隧道工程運(yùn)營(yíng)時(shí)的安全儲(chǔ)備，對(duì)保證行車安全有至關(guān)重要的作用。

3.3.1 混凝土配合比的選擇

客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)使用壽命為100年，主體結(jié)構(gòu)選用高性能混凝土。并根據(jù)混凝土強(qiáng)度、密實(shí)性、級(jí)配連續(xù)性、耐久性、抗?jié)B性、粉煤灰等礦物摻合料、外加劑等綜合考慮試配混凝土配合比。

3.3.2 混凝土施工要點(diǎn)

隧道仰拱及拱墻襯砌均采用輸送泵入模。自動(dòng)配料拌和機(jī)集中拌合，提高混凝土和易性，按配比添加減水劑，選擇適宜的坍落度。仰拱施工采用浮放式模板，插入式高頻振搗棒振搗；拱墻襯砌采用附著式振搗器與插入振搗棒相結(jié)合?；炷翝仓跋噜徎炷烈r砌表面清除浮漿，涂刷混凝土界面劑。冬夏季施工時(shí)要控制混凝土的入模溫度，冬季不低于5℃，夏季不高于30℃。并加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，將其納入不占用循環(huán)時(shí)間的工序中。

3.3.3 混凝土施工的特殊要求

高性能耐久性混凝土施工還應(yīng)對(duì)混凝土含氣量、含堿量進(jìn)行檢測(cè)，以符合規(guī)范要求，并對(duì)試件進(jìn)行電通量、抗?jié)B性等檢測(cè)。

4 圍巖監(jiān)控量測(cè)的應(yīng)用

在新奧法施工原理中，圍巖監(jiān)控量測(cè)工作是最重要的環(huán)節(jié)。必須將該項(xiàng)工作納入工序循環(huán)，用監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)施工，確保施工安全，提高施工進(jìn)度。通過(guò)變形數(shù)據(jù)分析，調(diào)整支護(hù)參數(shù)、預(yù)留沉降變形量，確定支護(hù)是否應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)；根據(jù)變形是否趨于穩(wěn)定及累計(jì)變形量是否基本達(dá)到最大變形量以確定二次襯砌的施工時(shí)間。

在潼洛川隧道施工時(shí)，出口洞門設(shè)置L=20 m，￠108管棚超前支護(hù)。左上導(dǎo)暗洞開挖施工中，上下臺(tái)階步距為初步設(shè)計(jì)的12 m，經(jīng)圍巖量測(cè)數(shù)據(jù)反映，變形量基本正常，開挖后10天內(nèi)累計(jì)測(cè)得收斂變形值23.3 mm，累計(jì)拱頂下沉值39 mm。當(dāng)跟進(jìn)開挖下導(dǎo)時(shí)，變形速率有所增大且變形值無(wú)明顯趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。當(dāng)左上部開挖超過(guò)了長(zhǎng)管棚的支護(hù)距離時(shí)，掌子面附近的拱頂沉降和凈空收斂變形數(shù)值異常增大，其它已測(cè)斷面變形值亦開始增大。累計(jì)沉降變形值超過(guò)60.0 mm，同時(shí)地表下沉值明顯增大，地表在導(dǎo)向墻外側(cè)沿隧道方向出現(xiàn)一條裂縫。

鑒于此種情況，及時(shí)調(diào)整初期支護(hù)，采取的措施有立即跟進(jìn)橫隔板臨時(shí)支撐，開挖后及時(shí)封閉支護(hù)，加強(qiáng)擴(kuò)大拱腳控制等。后經(jīng)圍巖量測(cè)數(shù)據(jù)分析，這些加強(qiáng)初期支護(hù)的措施對(duì)變形控制起到了一定的作用，拱頂下沉速率平均減少至0.8 mm/d，收斂速率平均減少至0.31 mm/d。

在左側(cè)開挖變形值較大，但采取措施后基本穩(wěn)定的情況下開挖右上導(dǎo)。當(dāng)右側(cè)跟進(jìn)下部開挖時(shí)，圍巖變形速率急劇增大。下沉值平均每天達(dá)到10 mm，部分?jǐn)嗝鎯艨帐諗孔冃沃甸_始出現(xiàn)負(fù)值，地表下沉量也增大到10 mm/d左右，拱頂下沉最大值累計(jì)已達(dá)到170 mm。地表裂縫寬度發(fā)展至24 mm，并行成80 mm左右的錯(cuò)臺(tái)；地表沉降累計(jì)達(dá)到225.0 mm，并在原地表裂縫外側(cè)又出現(xiàn)一條裂縫，并沿隧道方向上跨一個(gè)原地面臺(tái)階繼續(xù)發(fā)展。

在次日的量測(cè)中，凈空水平收斂值突變2.25cm/d。根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)，變形值過(guò)于劇烈，圍巖處于極不穩(wěn)定的狀態(tài)。及時(shí)停止了掌子面開挖工作，封閉掌子面，將橫隔板跟進(jìn)至工作面。當(dāng)晚，拱頂噴射混凝土出現(xiàn)了開裂，并伴有掉塊，險(xiǎn)些造成塌方。變形穩(wěn)定后，經(jīng)過(guò)總結(jié)分析，將初步設(shè)計(jì)的上下臺(tái)階開挖步距改為3～5m，左右側(cè)的開挖步距也調(diào)整到3～5 m，并加強(qiáng)臨時(shí)支撐的設(shè)置。

在此工程實(shí)例中，我們可以清楚的認(rèn)識(shí)到圍巖監(jiān)控量測(cè)對(duì)指導(dǎo)施工，加強(qiáng)支護(hù)，保證施工安全起到了重要的作用。

5 隧道暗洞內(nèi)濕陷性黃土處理應(yīng)用

潼洛川隧道出口段洞內(nèi)90 m為濕陷性黃土，為提高隧道地基承載力，防止過(guò)量及不均勻沉降，設(shè)計(jì)需對(duì)隧底進(jìn)行加固處理。采用水泥土擠密樁，樁徑0.4 m，樁長(zhǎng)9～13 m，樁間距1×1m梅花形布置。由于受隧道洞內(nèi)施工的空間限制，加之出口段采用CRD法施工，中間設(shè)置臨時(shí)橫隔板支撐后，凈高僅有3.5m，大型機(jī)械無(wú)法進(jìn)洞施工。若從地表進(jìn)行施工，虛樁長(zhǎng)20～30 m，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，自行研制并委托加工了小型施工機(jī)械：DH20自制電動(dòng)打樁機(jī)，該機(jī)型由簡(jiǎn)易機(jī)架固定的卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)夯錘施工。施工原理為由卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)機(jī)架頂部滑輪提高尖頭柱狀夯錘并使其自由下落以重力入土擴(kuò)孔，至孔底標(biāo)高后再分層夯填拌合均勻的水泥土。

機(jī)械試制成功后首先在洞外通過(guò)進(jìn)行比較各種回填參數(shù)的試驗(yàn)以獲取指導(dǎo)施工的最佳方案。試驗(yàn)錘頭重0.5噸，錘徑0.25m，分別對(duì)不同回填分層厚度、夯擊次數(shù)、含水率等在小區(qū)域內(nèi)進(jìn)行編號(hào)試樁。成樁10根后對(duì)每根樁樁身進(jìn)行剖開檢查，并對(duì)樁間土進(jìn)行檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果所有成樁樁徑符合設(shè)計(jì)要求，并選取最優(yōu)的參數(shù)。該參數(shù)試樁結(jié)果樁身水泥土壓實(shí)度大于0.97，樁間土擠密系數(shù)大于0.93，濕陷系數(shù)小于0.015，已消除濕陷性。試驗(yàn)取得了初步成功，確定了如回填厚度、錘距、夯擊次數(shù)、含水率等施工參數(shù)。

但照此施工方法，每根樁成孔時(shí)間為10～12h，加之夯填所需時(shí)間3h總成樁時(shí)間約15h，完成所有樁基處理需6個(gè)月時(shí)間，還會(huì)對(duì)隧道開挖施工形成干擾，造成大量人員機(jī)械窩工，且無(wú)法滿足施工進(jìn)度要求。經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān)小組的討論及市場(chǎng)調(diào)查，決定采用洛陽(yáng)鏟取土成孔，成孔后再換裝錘頭，按先前測(cè)定的參數(shù)分層夯填水泥土成樁。

圖5 隧道出口洞門淺埋偏壓處理

通過(guò)再次試驗(yàn)，新工藝單樁取土成孔時(shí)間約1.5小時(shí)，總成樁時(shí)間約4.5小時(shí)，極大的提高了施工進(jìn)度。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)，各項(xiàng)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求，可用于指導(dǎo)施工。

6 洞口淺埋偏壓處理實(shí)例

潼洛川隧道出口洞門所處位置地表覆蓋層很薄，最薄處埋深僅約2m，最厚處也僅10m。且處于兩級(jí)臺(tái)階交匯處，偏壓影響較大。如圖5所示。在隧道施工時(shí)，地表沿隧道方向出現(xiàn)了多條裂縫，裂縫寬度達(dá)到24mm。如本文第4條所述，洞內(nèi)量測(cè)值較大，并危及了施工安全。在對(duì)地表裂縫的處理上遇到了一些困難。起初，采用地表注漿并沿地面45°角打設(shè)錨桿抗滑。但地層內(nèi)注漿漿液擴(kuò)散效果不明顯，又防止?jié){液與縫隙兩側(cè)土體粘結(jié)不牢固，由此產(chǎn)生新的滑動(dòng)面。最終采用將裂縫表面掏10cm寬，5cm深的槽形，用砂漿抹面，并用塑料布覆蓋，防止雨水灌入加速山體滑動(dòng)。

上述處理措施完成后，繼續(xù)進(jìn)行開挖及支護(hù)工作。經(jīng)每天的圍巖量測(cè)數(shù)據(jù)及變形累計(jì)值分析，量測(cè)點(diǎn)每天仍有較大幅度的變化，拱頂下沉最大值累計(jì)已達(dá)153 mm，凈空水平收斂最大值累計(jì)達(dá)到65 mm。

在全部斷面開挖后，地表出現(xiàn)了第三條裂縫，縫寬約20 mm。第一條裂縫已發(fā)展到洞頂，并一直沿線路方向延伸為長(zhǎng)約30 m，縫寬最大處約有40 mm，且形成錯(cuò)臺(tái)，錯(cuò)臺(tái)最大處高度約90mm。并明顯出現(xiàn)了弧形下沉，最大累計(jì)下沉量達(dá)到240 mm。

由于出口段位置特殊，隧道斷面尺寸較大，開挖后將山體掏空，再加上地表錯(cuò)臺(tái)埋深厚薄不一，由此形成的偏壓對(duì)整個(gè)山體滑動(dòng)移位較難控制。為了確保隧道施工安全，經(jīng)研究最認(rèn)為，導(dǎo)致下沉開裂的原因?yàn)榈乇頊\埋偏壓，并終決定從偏壓形成的根本原因入手，因黃土的內(nèi)摩擦角為15°，遂將隧道拱腳外15°以上的山體削坡減載。將埋深較大的土層減載至埋深較小處，使地表土體厚度均勻，壓力平衡。

經(jīng)過(guò)半個(gè)月的減載工作，并加強(qiáng)了支護(hù)措施后，地表重新布置沉降觀測(cè)樁，恢復(fù)洞內(nèi)開挖工作。經(jīng)過(guò)繼續(xù)觀測(cè)總結(jié)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，地表沉降穩(wěn)定，沉降累計(jì)最大值20 mm，并無(wú)裂縫出現(xiàn)。洞內(nèi)拱頂累計(jì)下沉至60～80 mm后趨于穩(wěn)定，收斂累計(jì)值達(dá)到25～35 mm后即趨于穩(wěn)定。偏壓造成的影響以基本消除，隧道開挖工作可正常施工。

7 結(jié)語(yǔ)

隧道施工究其原理，是較為簡(jiǎn)單的循環(huán)施工。濕陷性黃土干燥時(shí)土體穩(wěn)定，承載力較高，受水侵蝕時(shí)，土體極不穩(wěn)定，因此濕陷性黃土地區(qū)的施工特別要對(duì)水流進(jìn)行控制。隧道施工時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)圍巖變化情況的掌握，控制重點(diǎn)部位及工序，遵循“管超前、短開挖、少擾動(dòng)、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)、早封閉”的隧道施工原則，以控制施工質(zhì)量，保證施工安全，提高施工進(jìn)度。

Construction Control of Flood Cross-section Tunnel in Collapsible Loess Area

HOU Xu
(China Railway 17th Bureau Group Co. Ltd Taiyuan Shanxi 030082 China)

In recent years, the construction of high speed railway for passenger traffic is developing rapidly. The travelling speed for high speed railway reaches 300 km/h, which needs a stricter standard for construction of railway lines. Zhengzhou-Xi’an high speed railway for passenger traffic is the first railway built on collapsible loess area. This paper briefly introduces the construction control of tunnels on loess area. Aiming at tunnels on collapsible loess area, pile foundation is adopted for soft foundation inside the tunnel. Unbalanced soil pressure is addressed by unloading. And supervision and measure of surrounding rock in tunnel construction is also analyzed through actual examples. The research results are of some referential value for similar projects.

Collapsible loess Large section Tunnel construction

A

1673-1816(2017)01-0045-07

2016-03-19

侯旭（1982-），男，工程師，研究方向橋梁隧道施工技術(shù)。