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1富水黃土隧道施工控制方法

1．1工程概況

寶蘭客運(yùn)專(zhuān)線南山堡隧道位于甘肅通渭縣縣城西南，隧道長(zhǎng)3471m，雙線隧道，洞身最大埋深約145m，為黃土隧道，地下水主要為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水，洞身附近基巖風(fēng)化節(jié)理較發(fā)育，富水條件相對(duì)較好，隧道平均涌水量1743m2/d，最大涌水量為5349．0m3/d。由于黃土隧道在干燥時(shí)很堅(jiān)硬，承壓力較高，當(dāng)其受到浸濕后，呈一定程度的濕陷性，會(huì)突然發(fā)生下沉現(xiàn)象，使開(kāi)挖后的圍巖迅速喪失自穩(wěn)能力，給施工帶來(lái)極大安全隱患，也為施工增加了難度。

1．2預(yù)防隧道變形坍塌采取的措施

1)做好隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施作超前支護(hù)。南山堡隧道屬于高富水隧道，為保證隧道的順利施工，避免地下水發(fā)育地段突水、突泥的發(fā)生，防止地表水、地下水流失，破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，確保施工安全，需要采取有效措施對(duì)隧道掌子面地質(zhì)情況進(jìn)行較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，嚴(yán)格按照《隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)設(shè)計(jì)方案》進(jìn)行施作。本隧道主要采用地質(zhì)素描、水平鉆孔和物探相結(jié)合的辦法進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，物探采用TSP、地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行，其中TSP有效預(yù)報(bào)距離應(yīng)達(dá)到軟弱、較破碎的地段100m，兩次預(yù)報(bào)重復(fù)長(zhǎng)度不小于10m。地質(zhì)雷達(dá)的有效探測(cè)距離30m，兩次預(yù)報(bào)的重復(fù)長(zhǎng)度在5m左右。超前水平鉆孔采用GL-600S水平鉆機(jī)進(jìn)行，探水兼超前排水。地質(zhì)素描由專(zhuān)業(yè)地質(zhì)人員承擔(dān)。

2)加強(qiáng)試驗(yàn)檢測(cè)工作，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，及時(shí)調(diào)整隧道安全步距、增強(qiáng)地基處理措施。做好隧道圍巖含水率的測(cè)定和地基承載力的測(cè)試，根據(jù)含水率、地基承載力的測(cè)試結(jié)果，明確仰拱距掌子面的安全步距和地基處理等相關(guān)要求。含水率小于18%，地基承載力大于200kPa時(shí)，仰拱距掌子面距離不得大于25m;含水率在18%～22%之間，地基承載力大于200kPa時(shí)，仰拱距掌子面距離不得大于15m;含水率大于22%，地基承載力大于200kPa時(shí)，仰拱距掌子面距離不得大于10m，按照單工序作業(yè);地基承載力小于200kPa時(shí)，采取換填加固等處理方法，保證地基承載力。

3)加大圍巖監(jiān)控量測(cè)頻率。根據(jù)《圍巖量測(cè)施工技術(shù)方案》及《鐵路隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)規(guī)程》，本段圍巖在開(kāi)挖面大于開(kāi)挖跨度或沉降速率小于5mm/d時(shí)，按照日觀測(cè)2次進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，但鑒于本段的特殊情況，本段監(jiān)控量測(cè)的頻率在仰拱施工前，一律按照2次/d。

4)精心組織，及時(shí)封閉成環(huán)，采取各項(xiàng)加固措施，保證圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)。由于隧道開(kāi)挖后，出現(xiàn)涌水，涌水主要集中在下臺(tái)階左右兩側(cè)，靠近出水地層的黃土含水率較高，開(kāi)挖后地基承載力下降較快，造成拱頂沉降較大，容易引起初支破壞或整體下沉等安全隱患。經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析研究，決定采取如下措施:a．IDK866+274．4～I(xiàn)DK866+304．2段上、中、下導(dǎo)鋼架拱腳下墊32a槽鋼，以擴(kuò)大工字鋼拱架的受力范圍;b．上、中、下導(dǎo)鋼架鎖腳錨管均增加至4根4m長(zhǎng)42錨管(比原設(shè)計(jì)增加一倍);c．中臺(tái)階邊墻加寬1m的擴(kuò)大拱腳，擴(kuò)大拱腳采用Ⅰ25a工字鋼支護(hù);d．嚴(yán)格遵循“短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)，初砌緊跟”的原則，隧道仰拱施工緊跟開(kāi)挖，將隧道上部部分荷載通過(guò)初支拱架有效的傳遞到初支仰拱上，起到擴(kuò)大拱腳的作用。采取了以上措施后，隧道的沉降得到明顯的控制，采取措施前與采取措施后的沉降。其中IDK866+255為采取措施前的沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)，IDK866+300處為采取措施后拱頂沉降量觀測(cè)數(shù)據(jù)。未采取措施時(shí)，隧道在完成仰拱后，才能趨于穩(wěn)定，采取措施后，隧道的沉降明顯降低，且由于隧道仰拱緊跟開(kāi)挖，在隧道仰拱施工后，隧道趨于穩(wěn)定。

5)做好隧道涌水、滲水的防排水工作。首先，在隧道進(jìn)洞前應(yīng)對(duì)隧道軸線范圍內(nèi)的地表水進(jìn)行了解，分析地表水的補(bǔ)給方式、來(lái)源情況，并適時(shí)采取相應(yīng)的處理措施，做好地表防排水工作:對(duì)開(kāi)挖面出現(xiàn)的涌水進(jìn)行調(diào)查分析，找準(zhǔn)原因，采取“以排為主，防、排、截、堵相結(jié)合”的綜合治理原則，因地制宜地制定治理方案，達(dá)到排水通暢、防水可靠、經(jīng)濟(jì)合理和不留后患的目的。隧道內(nèi)涌水主要采取抽排、引排的方法進(jìn)行，在下臺(tái)階設(shè)置集水井，在上、中臺(tái)階設(shè)置鐵皮集水槽，將地下水匯集，通過(guò)集水槽引至集水井進(jìn)行統(tǒng)一抽排至洞外，以避免地下水漫流，軟化地基，另外，超前探水的鉆孔內(nèi)安裝引水管，將部分地下水，提前引排，直接進(jìn)入集水井。

2結(jié)語(yǔ)

南山堡隧道高富水地段今年施工以來(lái)，局部富水地段仰拱，二襯以施作完成通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工情況和監(jiān)控量測(cè)資料分析，施工取得了預(yù)期效果。施工中嚴(yán)格按照“管超前、嚴(yán)注漿、勤排水、少進(jìn)尺，弱開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”原則，采取單工序作業(yè)，縮小掌子面距仰拱步距，及時(shí)施作仰拱，可以有效控制拱頂下沉及圍巖凈空收斂，從而保證隧道施工安全和質(zhì)量。南山堡隧道進(jìn)口在采取各項(xiàng)加固措施和施工方法后，有效地控制了富水軟弱圍巖變形收斂，保證了隧道施工的安全和質(zhì)量，也為類(lèi)似工程施工提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

作者：李文銳單位：蘭新鐵路甘青有限公司