霍 翼

(石太鐵路客運(yùn)專線有限責(zé)任公司，石家莊 050000)

1 工程概況

新建鐵路石家莊至太原客運(yùn)專線工程起自石家莊北站，止于太原站，正線全長(zhǎng)189.93 km。南莊隧道是石太鐵路客運(yùn)專線最長(zhǎng)的黃土隧道，全長(zhǎng)3 345 m，隧道進(jìn)出口里程分別為 DIK149+600、DIK152+945，由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，施工難度較大，為石太鐵路客運(yùn)專線重點(diǎn)控制性工程之一。其中DIK150+490～DIK150+550段屬于特淺埋段，且DIK150+508處有一條進(jìn)入南莊村的道路，車輛穿行，使隧道頂部有動(dòng)荷載，對(duì)隧道施工影響較大。在 DIK150+514.77～DIK150+520.8隧道中心頂部右側(cè)與線路夾角45°處有一集水窖。在DIK150+532隧道中心左側(cè)11.13 m處有另一集水窖，右側(cè)窖體的底部深入隧道拱部，左側(cè)窖體貼近隧道邊緣。兩處集水窖的形心范圍從DIK150+513～DIK150+535，長(zhǎng)度為 22 m，在 DIK150+532～DIK150+541隧道頂部范圍內(nèi)有一條深約2 m的排水明渠橫跨隧道頂部等情況，進(jìn)一步加大了隧道施工的難度。

2 淺埋段地質(zhì)情況

1)南莊隧道段地表淺層分布新生界第四系上更新統(tǒng)沖洪積層(Qal+pl3)新黃土，淺黃色、堅(jiān)硬，垂直節(jié)理發(fā)育，可見大孔隙，厚度0～4 m，分布于地表淺層。

2)第四系中更新統(tǒng)洪積層(Qpl2)老黃土，棕紅色、棕黃色、棕褐色、灰色，軟塑 ～硬塑，具垂直節(jié)理，層厚0～21.5 m，分布于隧道局部。隧道拱部地層松軟，由于有集雨水窖的影響，土層含水量較大，開挖后圍巖的自穩(wěn)定性差;直接影響本隧道的施工安全。

3)淺埋段設(shè)計(jì)圍巖級(jí)別為黃土Ⅴ級(jí)加強(qiáng)，襯砌形式為黃土Ⅴ級(jí)加強(qiáng)復(fù)合式襯砌。

4)水文調(diào)查:現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查當(dāng)?shù)卮迕竦纳钣盟?，水井深度?0 m左右，且井內(nèi)水的補(bǔ)給來自地表降水，每年春、秋兩季為枯水期，是施工的有利時(shí)期。

3 施工方案的確定

南莊隧道特淺埋段(DIK150+490～DIK150+550)是整個(gè)隧道施工的關(guān)鍵之一。淺埋段最小埋深僅4 m，解決淺埋和下穿道路問題的關(guān)鍵是控制地表的沉降和坍塌，因此在方案制定時(shí)必須優(yōu)化黃土隧道分部開挖的施工步序和斷面尺寸，最大限度的減少地表沉降，為盡早封閉成環(huán)創(chuàng)造條件，保證施工安全順利通過。

3.1 三臺(tái)階弧形導(dǎo)坑法

根據(jù)本隧道其它黃土段的施工經(jīng)驗(yàn)，采用微臺(tái)階法、CD或CRD法施工是有效的，但CD法或CRD法工序比較復(fù)雜，不利于機(jī)械施工，進(jìn)度慢，若處理不當(dāng)，使初期支護(hù)不能盡早成環(huán)，不利于變形的控制。因此，在施工中經(jīng)過綜合比選，利用加強(qiáng)超前支護(hù)，增加系統(tǒng)錨桿及鎖腳鋼管等工藝措施，優(yōu)化為三臺(tái)階弧形導(dǎo)坑法施工。

3.2 具體的施工方法及技術(shù)措施

3.2.1 三臺(tái)階弧形導(dǎo)坑法開挖施工步驟(圖1)

圖1 三臺(tái)階弧形導(dǎo)坑法(單位:m)

施工工序嚴(yán)格控制上臺(tái)階開挖每循環(huán)進(jìn)尺0.75 m，下臺(tái)階每循環(huán)進(jìn)尺1.5 m，挖掘機(jī)開挖人工修整斷面成型，裝載機(jī)倒退通過棧橋裝渣，仰拱距下臺(tái)階不超過8 m，距上臺(tái)階不超過15 m。盡早施作仰拱和填充混凝土及時(shí)封閉成環(huán)，有效的控制變形。

通過此種施工方法在南莊隧道部分淺埋段的施工運(yùn)用，從上部開挖開始到二次襯砌前，拱頂沉降量測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值最大在10～13 cm之間。達(dá)到了預(yù)期目的。3.2.2 主要施工技術(shù)措施

1)加強(qiáng)超前支護(hù)，采用雙排小導(dǎo)管對(duì)圍巖進(jìn)行加固。小導(dǎo)管在拱部120°范圍內(nèi)雙排交錯(cuò)施設(shè)，小導(dǎo)管桿體長(zhǎng)度4 m，為管徑42 mm的無縫鋼管。環(huán)向間距為 30 cm，層間距 22～30 cm，施工外插角 5°～10°，搭接長(zhǎng)度不小于1.5 m。

施工方法:為確保導(dǎo)管定位準(zhǔn)確，在鋼架上焊接定位套管，套管直徑φ60 mm:施工時(shí)小導(dǎo)管穿過套管并用風(fēng)鉆推送，待施設(shè)、焊接完畢后安裝法蘭并注水泥砂漿(1∶3.4∶3.4)。雙排小導(dǎo)管布置見圖2。

圖2 雙排小導(dǎo)管布置圖(單位:cm)

2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ部鋼支撐拱腳處，加強(qiáng)鋼支撐的支墊(采用混凝土板或鋼板支墊牢固)，防止由于支墊不實(shí)造成鋼架下沉。

3)加強(qiáng)鋼拱架的縱向連接，即縱向連接筋采用直徑22的鏍紋鋼，連接筋的間距加密到0.5 m。

4)施工中加長(zhǎng)系統(tǒng)錨桿的長(zhǎng)度，由設(shè)計(jì)的3.5 m加長(zhǎng)至4.0 m，用煤電鉆成孔，采用藥包式錨固劑，確保錨桿的錨固質(zhì)量。

5)在拱腳，墻腳設(shè)置鎖腳導(dǎo)管，桿體及孔內(nèi)注水泥漿如圖3所示。

圖3 鎖腳鋼管示意

6)加強(qiáng)噴射混凝土的施工質(zhì)量控制，嚴(yán)格按照濕噴工藝施工，確保噴射混凝土的施工質(zhì)量?？s短噴射混凝土的終凝時(shí)間，以盡早使噴射混凝土與支架共同作用抵抗圍巖的變形。

7)施工中加強(qiáng)測(cè)量，正確指導(dǎo)施工。施工測(cè)量由專人按照規(guī)定的時(shí)間、頻率對(duì)地表沉降和隧道圍巖的收斂變形進(jìn)行量測(cè)。按照量測(cè)的管理曲線進(jìn)行等級(jí)管理，并及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，如出現(xiàn)異常情況立即停止作業(yè)，進(jìn)一步完善方案后進(jìn)行下道工序的施工。

8)加強(qiáng)施工用水管理，嚴(yán)禁施工用水浸泡處造成地基承載力的下降。

9)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，地下水等水位線預(yù)計(jì)從隧道底開始到填充頂，為地表降雨補(bǔ)給的上層滯水。隨著降雨量的增加，開挖后滲水量較大，施工前應(yīng)準(zhǔn)備足夠的排水設(shè)施，根據(jù)水量的變化及時(shí)采取排水措施。見圖4所示。

圖4 仰拱集水坑降水、排水示意(單位:m)

4 幾點(diǎn)體會(huì)

通過采取以上施工措施，成功的遏制了可能發(fā)生的塌方，安全的通過了淺埋段。主要體會(huì)有:

1)雙排小導(dǎo)管施工工藝較簡(jiǎn)單，循環(huán)工序快，且能有效控制隧道超欠挖，穩(wěn)定應(yīng)力松弛區(qū)，控制地表下沉量。

2)施工過程中應(yīng)注意留核心土，這樣可以有效保證掌子面、拱頂穩(wěn)定，保證施工人員的安全。

3)初期支護(hù)應(yīng)及時(shí)成環(huán)、施作仰拱，并緊跟二次襯砌。

4)施工過程中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，為下一步施工提供有力的依據(jù)。

5)施工過程中必須加強(qiáng)工序管理，嚴(yán)格工藝標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵部位專人旁站到位。

6)黃土隧道施工中對(duì)水的管理尤為重要，必須有強(qiáng)有力的措施予以管理，限量用水，集中管理，專人抽排。

[1] 中華人民共和國(guó)鐵道部.TB 10003—2005 鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2005.

[2] 中華人民共和國(guó)鐵道部.TB 10204—2002 鐵路隧道施工規(guī)范［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2002.

[3] 中華人民共和國(guó)鐵道部.TZ214—2005 客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2005.

[4] 關(guān)寶樹.隧道工程施工要點(diǎn)集［M］.北京:人民交通出版社，2003.

[5] 劉建偉.大斷面富水地層暗挖隧道的施工技術(shù)［J］.鐵道建筑，2008(6):49-51.