中铁十七局集团第五工程有限公司 山西太原 030032
摘要：浅埋富水地段黄土隧道施工是隧道施工中的一大技术难题，地表处理是其中至关重要的一环，做好地表处理，将大大加强隧道穿越浅埋富水地段的安全性。本人现场负责指挥山西中南铁路通道石楼隧道穿越浅埋富水地段地表处理施工。本文详述该综合处理措施，为类似工程提供宝贵经验。
关键词：浅埋富水 黄土隧道 地表处理
0引言
随着我国交通运输业的快速发展，越来越多的隧道工程需要穿过黄土地层。尤其是浅埋富水地段施工是其中一大难点。如何通过地表处理克服富水、黄土软弱地层对洞身施工的不利影响，是解决这一施工技术难题的关键。山西中南铁路通道石楼隧道穿越浅埋富水地段地表处理综合技术成功解决了这一问题。
1工程概况
石楼隧道位于晋中南黄土高原吕梁山区，起讫里程为DK221+408～DK234+215，隧道长12807m。DK232+920～DK232+990为浅埋富水地段，该段位于沟谷内，沟底常年有积、流水，淤积层厚。洞身为老黄土，含有卵石，最小埋深3.6m，地下水位高，渗水量大。
2重难点分析
该浅埋富水地段洞身埋深浅，地下水丰富，围岩粘结力差，结构松散，不稳定易塌方。黄土地层稳定性受水影响较大。因而对水的控制显得非常重要且极为困难。洞顶土体排水后会更加松软，隧道开挖控制不好极易产生变形坍塌。针对此现场实际情况，比选多个技术方案后，采取以下治水与加固相结合的地表综合处理技术措施。
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图一 施工平面布置示意图
3地表综合处理技术措施
3.1地表引排水
沟谷内虽然水流不大，但常年有流水，为避免沟谷地表水从隧道洞顶淌过而渗入洞身隧址区，在线路右侧上游约50m处修筑拦水坝，截断沟谷内上游地表来水，同时在该拦水坝上游处设集水井，集水井内下放水泵，通过管道跨越洞身隧址区将水引排至沟谷下游。同时为避免下游水倒流至洞身隧址区，在线路右侧下游约40m也修筑拦水坝，同时疏通下游水道保证流水通畅。具体布置详见图一。拦水坝修筑前应先开挖修筑集水井并发挥引排水作用，避免影响拦水坝施工。拦水坝施工时要先清除沟底淤泥层，使坝体坐落于硬质基底上。坝体横断面为梯形（其中底宽3m，顶宽2m，高2m）。坝体迎水面及背水面均用袋装泥土分层堆砌，其间分层夯填三七灰土。整个施工期间必须保证上下游水位不超过警戒水位，严禁沟谷地表水流入洞身隧址区内。施工时现场设置备用水泵，并配备人员24小时值班巡逻，发现问题立即处置。
3.2旋喷桩止水帷幕防水
在隧道中线左右侧距离9m处各施做3排φ60cm的高压旋喷桩形成止水帷幕以切断洞身隧址区地下水补给。桩长根据原地面实测标高确定，桩底标高要低于隧底标高3m。具体布置详见图一、图二。
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图二 施工断面示意图（单位：cm）
高压旋喷桩利用高压射流切割破坏土体，水泥浆液迅速填充土体空隙，待混合体凝固后形成固结体。从而达到地基加固和防水效果。
3.2.1施工基本参数：
（1）桩径：60cm，相邻两桩咬合20cm；
（2）喷射注浆方法：单重管法；
（3）提升速度：0.2～0.25m/min；
（4）旋转速度：约为20r/min；
（5）水泥浆液压力：23～28Mpa；
（6）水泥浆液比重1.30～1.49；
（7）喷嘴直径2～3mm；
（8）浆液流量80～100L/min。
3.2.2旋喷桩施工流程
钻机就位→调整钻杆角度→钻孔、插管→高压旋喷作业→旋喷结束→拔管、机具清理→桩机移位
3.2.3主要施工方法及注意事项
（1）钻机定位。移动旋喷桩机到设计桩位，应用经纬仪调整钻杆的垂直度。就位后，首先进行射水试验，水压0.5MPa，用以检查注浆管路是否畅通。
（2）钻孔、插管。采用旋喷注浆管进行钻孔作业，钻孔与插管操作合二为一。借助注浆管本身的喷射或振动钻进。
（3）提升喷浆管、搅拌。喷浆管贯入到设计标高后，停止钻进，但旋喷不得间断，将高压泥浆泵压力提升至施工设计值（23～28Mpa），坐底喷浆30s后，边旋转喷浆边提升，直至达到设计要求的加固高度后停止。旋转及提升速度严格按设计参数执行。
（4）桩身施工时钻杆旋转与提升尽量保证不中断。若中断时间过长需重新钻孔。
（5）水泥浆液自喷嘴射出具有很高的压力，操作人员距离喷嘴应大于60cm。
3.3井点降水
为排空洞身隧址区内地下水，采用井点降水措施进行排水。即在隧道中线位置施工大口井用以降水。大口井直径200cm，间距14m。井深根据原地面实测标高确定，井底标高要低于隧底标高3m。具体布置详见图一、图二。降水井内下放φ200cm波纹管护壁，并在波纹管上打孔便于收集排水，每一个降水井单独用一台水泵进行抽水以降低地下水位。水泵选用深井泵式潜水泵。
3.3.1井点降水施工流程
井位测量定位→挖井口安装护筒→钻机就位→钻孔→回填井底砂垫层→吊放波纹管井管→填滤料→洗井→安装水泵及抽水控制电路→试抽水直至正常工作。
3.3.2主要施工方法及注意事项
（1）采用泥浆护壁旋挖钻机钻进成孔。成孔后立即清孔，并下放波纹管井管。
（2）潜水泵在下放前，应对潜水泵本身及电控系统作一次全面检查并在地面试运转，一切正常方可下放。
（3）潜水泵用钢丝绳吊放。做到单井单泵。为提高工作效率，在警戒水位处安装水位传感器及自动抽水感应系统。警戒水位设在隧底以下2.5m处。
（4）波纹管井口以下2m范围内用粘性土回填密实，波纹管要高出地面0.3m，加井盖予以保护，并在井旁立警示标志。
（5）抽水过程中，应定时观测水流量及井内的水位。
（6）施工时现场设置备用潜水泵，并配备人员24小时值班巡逻，发现异常要立即处置，保证抽水过程不间断。
3.4地表注浆处理
经过以上堵截、排水、降水后，洞顶上方土体含水量将大大下降，土体会更加松软，洞身施工时极易坍塌。为确保施工顺利通过该地段，对洞身隧址区地表土体进行注浆加固。施工基本参数：
注浆管：Ф42小导管，壁厚 3.5mm，长4.5m，注浆管环向钻四排φ8mm的注浆孔；
钻孔布设：梅花形布置，间距1m；
注浆材料：水泥单液浆，水灰质量比为1：1；
注浆参数：孔距1m，浆液扩散半径2m；
注浆压力：初压0.2Mpa～0.5Mpa，终压2Mpa～3Mpa；
注浆顺序：注浆时先灌注左右两侧最外排孔，然后依次各自向隧道中线方向推进。每排孔注浆时，先灌注大小里程端的孔，然后隔孔灌注剩余孔。
4结束语
在石楼隧道DK232+920～DK232+990浅埋段施工中，通过地表引排水将沟谷内流水截流，通过在隧道线路左右两侧施工旋喷桩止水帷幕切断了地下水补给，通过在隧道中线位置设置井点降水排空洞身隧址区内地下水，通过地表注浆加固洞顶土体。达到了治水与加固的效果，克服了富水、黄土软弱地层对洞身施工的不利影响，保证了隧道洞身施工的安全进行。同时兼顾了施工成本，保证了施工进度、施工质量。总结的这些经验为今后类似工程提供参考。