1 工程概况
蒙华铁路为国铁I级重载铁路，时速120km/h。中条山隧道线路穿越中条山山脉，隧道进口端位于运城市盐湖区境内，出口端位于运城市平陆县常乐镇刘卫庄村。中条山隧道设计为双洞单线隧道，线路间距35m，最大埋深约840m，左线全长18405m；右线全长18410m。设辅助坑道5座，排水平导1座。
中条山隧道穿过的主要地层有太古界变质岩，震旦系和寒武系沉积岩，第三系半成岩砾岩、泥岩、砂质泥岩，第四系新、老黄土层。同时隧道穿越8条断层，其中对隧道影响大的有3条，分别是F2中条山北麓大断裂（活动断裂）、F7中条山主干断层和F11中条山南麓大断裂。不良地质主要有断层破碎带、岩爆、第三系高承压水等。隧道通过高承压含水第三系N2洪积扇层，水头高出隧道底板80～177m，涌水量36500m3/d。其中DK628+690-DK631+040段洞身穿过第三系上新统砾岩、砂质泥岩、砂层地层，砾岩弱胶结、中等胶结，局部无胶结，不扰动情况下一般可以自稳，遇水易软化；砂质泥岩地层含砾，半成岩状，属极软岩，遇水易软化。
2 隧底施工的关键施工技术要点
根据第三系富水弱胶结砾岩、泥岩和砂质泥岩的地质特点，为了确保施工安全和质量，仰拱初期支护与边墙初期支护需同步进行。为了解决隧底富水弱胶结砾岩、泥岩和砂质泥岩开挖后软化后的泥沙不断沉积，基底承载力明显下降的问题，采取以下关键施工技术：
2.1 碎石填充及注浆加固
仰拱基底开挖后，人工对基底沉积的泥沙进行清理，沿基底弧形圈铺设厚度20～30cm碎石，并采用小型打夯机夯实。待仰拱初支完成后对基底采取钢花管注浆固结加固。注浆孔梅花型布置，环、纵向间距1.5m×1.5m。注浆孔采用风钻开孔，孔径52mm。注浆管采用Φ50mm，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管长2.5m，浆液采用双快硫铝酸盐水泥单液浆及部分超细水泥单液浆。碎石填充及注浆加固如图1所示。
图1 基底钢花管注浆固结示意图
2.2 仰拱以下排水
初支仰拱完成后，在初支仰拱内底部纵向铺设土工布，在无纺布上铺设凹凸排水板，在土工布与排水板间铺设环纵向盲管，盲管均外裹无纺布。在初支仰拱上隧道中线位置纵向贯通并排铺设3根φ100HDPE双孔打孔波纹管，横向每隔3m设置1道φ50加劲软式透水盲管，环向盲管直接引入隧道水沟，其上采用HDPE凸壳型排水板（宽0.5m，厚1mm，凸壳高度10mm）覆盖，排水板沿两侧射钉固定，最后在纵向排水管上采用1.0m宽EVA防水板覆盖。图2为初支仰拱内底部环纵向盲管铺设示意图。
图2 初支仰拱内底部环纵向盲管铺设示意图
2.3 仰拱压力水泄压
沿隧道排水沟打设Φ50泄水降压孔，孔间距5m，孔深入沟槽以下5m。在水沟底降压孔口安设单向压力阀门，基底压力水升高至沟底时压力阀自动顶开，水位下降时压力阀自动关闭。图3为压力水泄压示意图。
图3 压力水泄压示意图
3 现场施工情况
3.1 仰拱初支底碎石回填
为了确保施工安全，初期支护仰拱紧跟掌子面下台阶，仰拱初支与下台阶一次开挖成型，并及时封闭成环。但由于第三系弱胶结砾岩、泥岩和砂质泥岩富水，地下水和施工用水不断向仰拱汇集，导致隧道基底出现大面积积水。其遇水后软化，软化后的泥沙不断沉积，施工中泥水难以清除干净，将导致仰拱初期支护和围岩之间存在软弱泥沙夹层。同时，由于隧底汇水量较大，导致仰拱内积水抽完之后水又迅速汇集，基底扰动圈泥化，由于水的渗透性强和人工对泥化层进行清理时产生二次扰动，下层基底又出现软化，人工不断清理基底软化层，导致超挖较大。
为了确保基底淤泥不对基底质量造成隐患，在安装仰拱拱架前沿基底弧形圈铺设厚度2铺设20～30cm左右的碎石（2～3cm），并采用小型打夯机夯实，然后安装仰拱拱架，防止喷射混凝土与底部淤泥混合，影响混凝土质量。
3.2 仰拱隧底加固
二衬仰拱及仰拱填充采用铁路单线隧道全液压履带式栈桥，进行全幅一次性施工（单次施工≥24m)，栈桥断面高。因此，基底加固采用在栈桥下进行。
3.2.1 工艺流程
基底注浆加固施工程序为：施工准备→回填石渣清理→测量放样→钻孔→注浆管安装→浆液制备→注浆机注浆→达到注浆结束标准→下一注浆孔→固结期→达到注浆效果。
3.2.2 基底注浆加固
基底注浆加固每24m分4个5m段、1个4m段施工，每段注浆孔间隔打设，跳孔注浆，为防止浆液向外部扩散，由隧道两侧向隧道中间分序注浆。为确保基底加固质量，每段基底注浆加固完成后对隧道中线两侧各1.5m范围内进行补注浆，起到整体补强，补充薄弱点作用。每24m补注23孔，孔深1.5m，横向间距1.5m，纵向间距2.0m，梅花型布置，如图4所示。
图4 仰拱基底注浆加固孔位布置图
采用潜孔钻钻孔，并安设注浆管，钻孔后有水从孔内冒出。注浆时有泥水从其他孔内挤出。注浆加固完成后，现场对初支进行破除，对隧道基底进行取芯，喷射混凝土与围岩之间碎石层与浆液固结效果很好的固结体。
3.3 仰拱初支上铺设排水管
在隧底基底注浆加固施工完成并经验收合格后，初支仰拱上隧道中线位置纵向贯通并排铺设和加劲软式透水盲管。仰拱底部水通过仰拱底部排水管与横向透水盲管一直排出，减少仰拱底部积水。
4 结语
综上所述，针对第三系富水弱胶结砾岩、泥岩和砂质泥岩的施工技术处理，取得的主要成果如下：
（1）对软弱围岩采用填碎石换填并注浆加固，达到了对仰拱初期支护混凝土与围岩间的软弱夹层或碎石层有充填和固结作用，并具有良好的堵水效果，整体提高了基底的强度和刚度，有效地解决了基底软弱、承载力不足等问题，可为同类工程提供借鉴和参考。
（2）在施工过程中，填碎石可使基底泥化层处在碎石底部，减少人工清理泥化层，避免喷射混凝土与泥化层混合，保证初支混凝土质量。
（3）填碎石段较体外排水段基底固结效果好，可以在初支外侧形成较厚的固结圈，结构稳定，整体性好。
参考文献
[1]TB 10003-2016，铁路隧道设计规范[S]．北京：中国铁道出版社，2017．
[2]申志军，李树忱，吴治家，等．运营隧道缺陷与病害整治技术[M]．北京：人民交通出版社，2016．
[3]孟宪洪．重载铁路隧道隧底翻浆冒泥整治技术研究[J].铁道建筑，2014，（6）.
收稿日期：2018-01-06
作者简介：陈潇（1982-），男，湖南益阳人，中铁隧道集团二处有限公司工程师，研究方向：施工管理。
