王建華 張 晟

1 工程概述

西平鐵路太峪隧道全長 5 594m，為單線鐵路隧道。全隧設進口、橫洞、斜井三個工區(qū)，其中斜井工區(qū)距離涇河水平距離只有20m，正線段位于厚層古河床地段，隧道洞身 2.5 km地段圍巖主要為松散狀圓礫土、砂層及粉質(zhì)粘土層。圓礫土層埋深淺，透水性好，儲水條件較好，為主要含水層，涌水量較大，且具承壓性。在該地段開挖施工時常伴有滲水流砂，嚴重時涌水、涌砂，拱背砂土隨水流失被掏空，處理不當或不及時，易致初支變形而誘發(fā)坍塌。

2 主要施工技術

2.1 開挖方案

根據(jù)本隧道具體情況，施工必須采取可靠的技術措施以控制地下水流失、地層變位帶來的涌水涌砂，實現(xiàn)隧道防坍目的，確保施工安全。

隧道開挖采用三臺階七步開挖法，即上、中、下三個臺階，每個臺階左右錯開開挖。開挖以上臺階為主導，預留核心土，各臺階保持 5m左右長度，按平行作業(yè)分頭組織施工，每次進尺控制在 1榀～2榀鋼架以內(nèi)。各臺階均采用挖掘機開挖為主，人工手持風鎬配合修整輪廓，局部機械無法開挖時，采用弱爆破輔助措施。作業(yè)中特別要做好工序安排和勞動力組織，以量測數(shù)據(jù)指導施工，動態(tài)調(diào)整步距，初支結(jié)構及時封閉成環(huán)，機械退出作業(yè)面后，架設鋼管臨時橫撐(必要時可采用臨時仰拱)，以控制變形發(fā)展。

2.2 支護方案

2.2.1 支護參數(shù)

太峪隧道斜井進正洞后揭示圍巖極差，涌水量達 3 300m3/d。支護參數(shù)為:拱部 120°及邊墻 5m范圍設 φ42超前注漿小導管，環(huán)向間距 30 cm，L-3.5m，縱向搭接不少于 1m;拱部采用單液漿，邊墻采用雙液漿，邊墻小導管使用部位或范圍結(jié)合出水部位及流砂情況動態(tài)調(diào)整。墻腳以上 5m范圍增設徑向注漿加固土體及回灌拱背空隙，φ42小導管，L-5.0m，環(huán)、縱向間距 100 cm×100 cm，梅花形布置，采用水泥—水玻璃漿液。初期支護為φ8mm鋼筋網(wǎng)(間距 20 cm×20 cm)+全環(huán)Ⅰ 16鋼架 1榀/0.8m+φ22拱墻系統(tǒng)錨桿(環(huán) 120 cm×縱 100 cm)+23 cm厚 C 25噴射混凝土。每拱腳設 4根 φ42，L-4.0m的鎖腳錨管。

超前小導管采用TSS型注漿管，其加工如圖 1所示。注漿管采用壁厚 3.5mmφ42的鋼管加工制作。其系列配套止?jié){系統(tǒng)由TS-A頂桿、TS-B注漿芯管、TS-C頂桿螺母、TS-D止?jié){塞四部分組成。注漿管采用鑿巖機鉆孔后，以沖擊套將其頂入，用棉紗 +速凝水泥砂漿將管周封填，避免注漿施工中沿注漿管周圍跑漿，同時對掌子面噴射混凝土封閉，噴射混凝土厚度不小于 10 cm，且不受注漿壓力破壞。

2.2.2 注漿作業(yè)

1)注漿作業(yè)。注漿順序由下向上推進，以達到堵水和固結(jié)作用。注漿采取KBY 70型雙液注漿泵，后退式分段注漿工藝進行注漿作業(yè):將帶有止?jié){塞的芯管和頂管連接后插入到注漿管相應位置，順時針旋轉(zhuǎn)芯管上的法蘭盤，使止?jié){塞膨脹，以達到止?jié){效果。連接注漿管路，采用雙液注漿泵向孔內(nèi)注漿，每次注漿分段長選擇為 0.6m～0.9m，當?shù)谝环侄巫{完成后，逆時針旋轉(zhuǎn)芯管上的法蘭盤，使止?jié){塞恢復到原狀，將芯管后退 0.6m～0.9m，進行第二分段注漿，如此下去，直至將整個注漿段完成。后退式分段注漿要特別注意止?jié){塞的損壞程度，施工過程中若發(fā)現(xiàn)止?jié){塞存在問題，應立即更換，以免引起注漿管堵塞，造成芯管無法拔出，影響正常施工。

2)注漿關鍵控制點如下:a.注漿管尖端必須焊接封閉，在溢漿孔上覆蓋貼片，貼片采用透明膠纏繞，以保證漿液通過溢漿孔進入地層，而地層中的水和砂不能進入注漿管，從而達到注漿管自身具有逆止閥的作用。b.注漿管必須按設計角度和間距布設，以便注漿加固范圍達到預期效果。c.嚴格控制注漿壓力，有效地解決飽和動態(tài)含水砂層中粉細砂層地質(zhì)復雜條件下注漿加固的均一性，提高其整體加固效果。d.后退式分段注漿要特別注意止?jié){塞的損壞程度，施工過程中若發(fā)現(xiàn)止?jié){塞存在問題，應立即更換，以免引起注漿管堵塞，造成芯管無法拔出，影響正常施工。

2.2.3 臨時仰拱支護

隧道施工過程中由于流水較大，經(jīng)常淘蝕流砂，易出現(xiàn)涌水、涌砂情況，觀測數(shù)據(jù)反映變形較明顯，為抑制涌水涌砂帶來的變形影響，確保隧道開挖及初支階段結(jié)構的穩(wěn)定，施工時采用在各個臺階處設臨時仰拱或橫撐的辦法加強支護，如圖 2所示。

隧道上中臺階設置兩道橫向支撐，支撐采用 φ159鋼管，第一道設于上臺階拱腳處，第二道設于中臺階鋼架腳部，橫撐隔榀鋼架設一道，起臨時支撐作用。如監(jiān)測反映變形較明顯時可采用噴20 cm厚C25混凝土，以起到臨時仰拱作用，支撐設計成一端固定、一端可調(diào)節(jié)長度，兩端設縱向槽鋼梁，鋼梁上焊接牛腿作托架，鋼管架于托架之上后調(diào)節(jié)橫撐活動端撐緊兩端鋼梁。根據(jù)監(jiān)控量測變形情況，必要時可加大橫撐規(guī)格，或加密橫撐，也可將橫向支撐采用噴射混凝土連成整體封閉后作臨時仰拱使用，及時形成初支封閉成環(huán)，以控制支護變形。

2.3 施工抽排水措施

根據(jù)斜井進正洞設計地質(zhì)資料和前期出水情況，泵站、排水管路、電力線路和備用電源按最大涌水量 13 077.8m3/d的 1.5倍一次配備到位。斜井進入正洞后分兩頭掘進，排水分兩階段布置:

第一階段是出口端貫通前，在仰拱填充中心設臨時排水溝排水，排水溝斷面為:寬 30 cm×深 30 cm，在井底附近下游方向設臨時一級泵站(1號站)，向進口方向為順坡施工，在下臺階附近挖臨時集水坑，用水泵抽水至中心臨時排水溝自然排至 1號泵站;向出口方向為反坡施工，靠掌子面附近設二級泵站(2號站)，抽水至 1號站。1號站安裝大功率抽水機，洞內(nèi)全部積水匯集至1號站后，將水抽至洞外。第二階段是出口端貫通后，積水通過隧道仰拱順坡排水，由出口排出。

2.4 施工中出現(xiàn)的問題及應對措施

在施工過程中，曾經(jīng)出現(xiàn)過未封閉的中臺階初期支護結(jié)構在巨大的圍巖壓力作用下發(fā)生嚴重收斂，變形值達 50 cm，噴射混凝土開裂部分鋼架被擠向隧道內(nèi)側(cè)，造成拱背出現(xiàn)小型塌方情況。處理措施具體步驟如下:1)采用碎石料對變形區(qū)進行回填反壓，回填高度不少于中臺階的 1/2，壓住初支拱腳，達到穩(wěn)定初支的目的。2)反壓完成后，噴射混凝土封閉掌子面及開裂變形地段。對初支加設φ159mm鋼管臨時橫向支撐，橫撐隔榀加設，設置于回填面處，兩端采用木楔楔緊，使整個變形段形成一個穩(wěn)定區(qū)域。3)對變形區(qū)范圍的隧道進行注漿。注漿分兩次，第一次為初支背后空洞回填注漿，注漿范圍為中臺階墻腳以上部分。注漿管采用長 3mφ42×3.5mm鋼花管，中臺階中部以上注水泥凈漿，下部注水泥—水玻璃雙液漿，采用間隔注漿及多次注漿方式進行。第二次為全斷面徑向注漿(包含回填碎石內(nèi)部的注漿)，拱墻范圍采用 φ42×3.5mm鋼花管徑向注漿固結(jié)圍巖，鋼花管長 5m，根據(jù)徑向鉆孔施鉆情況，探測松動圈，必要時采用地質(zhì)鉆機在側(cè)墻變形較大部位鉆深孔進行注漿。4)在注漿工作結(jié)束后，對變形傾斜的拱架進行重新置換，置換順序為由外向里進行。拱架拆除時每次更換一榀，及時完成下臺階及仰拱初支，及時封閉成環(huán)。置換初支達到設計要求且監(jiān)測穩(wěn)定后及時施工仰拱與拱墻襯砌，確保結(jié)構安全。

3 結(jié)語

通過以上施工措施及方案，我們穩(wěn)步通過了該區(qū)段，進度指標能達到 2.4m/d，且施工安全可控，緩解了工期壓力。厚層古河床富水區(qū)隧道開挖過程的流水流砂以及由此引起的變形甚至坍塌一直是個困擾隧道建設者的問題，通過本隧道開挖過程中采用的施工方法以及一些輔助措施，為同類工程提供一點借鑒，對今后同類工程的施工有一定的參考價值。

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