黃土隧道施工中的主控工藝及措施

1、黃土隧道施工中的主控工藝及措施    摘要：黃土隧道在北方地區(qū)的交通工程建設(shè)中較為普遍，采用新奧法施工黃土隧道的施工安全一直的工程建設(shè)中力求突破的課題，本文以包滿鐵路某隧道為例，通過(guò)工程實(shí)例探討了黃土隧道的施工技術(shù)，包含隧道初期支護(hù)作業(yè)、二次襯砌施工及質(zhì)量安全控制要點(diǎn)等，闡述并總結(jié)了在黃土隧道施工中應(yīng)著重控制的方面。 關(guān)鍵詞：黃土隧道施工；主控工藝 Abstract: the loess tunnel in the northern area of traffic engineering construction is relatively common

2、, using natm loess tunnel construction safety has been engineering construction in the subject, this paper tries to break through in bag ManTie address tunnel as an example, and through the engineering examples, discusses the loess tunnel construction technology, including tunnel primary support ope

3、ration, secondary lining construction and quality safety control points, etc., and summarizes the paper in loess tunnel construction should focus on the control aspect. Keywords: loess tunnel construction; Master process 中圖分類(lèi)號(hào)：U455文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2013） 一、工程概況 包頭至滿都拉口岸(達(dá)茂旗境內(nèi))鐵路是國(guó)家“五橫五縱”鐵路網(wǎng)的重要組

4、成部分，是內(nèi)蒙古自治區(qū)“十一五”鐵路建設(shè)規(guī)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目，是自治區(qū)重要的口岸通道。該一期工程施工地點(diǎn)位于自治區(qū)達(dá)茂旗境內(nèi)，線路全長(zhǎng)84.88公里，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為國(guó)鐵二級(jí)，單線電氣化，設(shè)計(jì)時(shí)速120公里。該隧道全隧最大埋深163米，全隧為薄積黃土覆蓋，隧道地質(zhì)公布主要為第四系（Q）風(fēng)化巖，坡積新進(jìn)堆積黃土(Q4dl)，一般新黃土(Q3dl)，角礫土和上第三系（N）泥巖、下第三系（E）礫巖、砂礫巖為主，洞口段大部分為淺黃土覆蓋層，圍巖呈淺黃、黃褐色，稍濕硬塑，土質(zhì)疏松不均勻，強(qiáng)度較底成巖性差，遇水易軟化，縮水易開(kāi)裂，屬極軟黃土巖。由于工期緊，施工難度大，安全穿越黃土段是本項(xiàng)目的控制重點(diǎn)。 二、施工原則

5、隧道黃土段施工遵循“先勘探、管超前、分臺(tái)階、留核心、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、常量測(cè)”的原則進(jìn)行。 為了預(yù)防在黃土中開(kāi)挖隧道的大變形和坍塌問(wèn)題，采用臺(tái)階分布開(kāi)挖法（又稱環(huán)形開(kāi)挖留核心土法），結(jié)合噴射砼及時(shí)封閉開(kāi)挖面，用超前管棚支護(hù)、鋼拱支撐、掛網(wǎng)、打錨桿等來(lái)加強(qiáng)土體強(qiáng)度及限制圍巖應(yīng)力重新分布，實(shí)施短開(kāi)挖，快循環(huán)早封閉來(lái)減少對(duì)土體的擾動(dòng)。 三、施工工藝及方法 施工方法及工藝：隧道進(jìn)洞采用超前大管棚，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)指導(dǎo)反饋圍巖信息，洞口黃土段級(jí)加強(qiáng)圍巖開(kāi)挖支護(hù)采用兩臺(tái)階法預(yù)留核心土，人工配合機(jī)械作業(yè)，超前注漿小導(dǎo)管輔助，下臺(tái)階兩側(cè)及時(shí)跟進(jìn)同時(shí)封閉成環(huán)，快速施作仰拱，局部出現(xiàn)夾層硬巖時(shí)采用弱爆破

6、，監(jiān)控量測(cè)輔助施工，圍巖穩(wěn)定后及時(shí)進(jìn)行二襯施工，具體施工工藝如下(詳細(xì)工序見(jiàn)圖1)： 主要施工工藝流程： 測(cè)量放線后上導(dǎo)坑施工開(kāi)挖采用人工配合挖機(jī)作業(yè)，挖機(jī)開(kāi)挖大面積土方后人工修理局部輪廓面，上導(dǎo)坑作業(yè)時(shí)嚴(yán)格預(yù)留足夠的核心土，核心土高度以2m為宜。 上部導(dǎo)坑開(kāi)挖一次進(jìn)尺以1-2榀為宜，當(dāng)監(jiān)控量測(cè)收斂值變化較大時(shí)一次開(kāi)挖進(jìn)尺一榀，塑變壓縮及遇水濕陷性黃土施工時(shí)拱架間距安裝不大于70。 超前施作導(dǎo)管注漿確保安全，拱架安裝后進(jìn)行初噴、鋼筋網(wǎng)、錨管縱向連接系統(tǒng)的流水作業(yè)，最后進(jìn)行復(fù)噴砼。 上、下臺(tái)階距離控制在30米內(nèi)為宜，禁止拉中槽開(kāi)挖，下臺(tái)階左右側(cè)單側(cè)落底后再進(jìn)行另一側(cè)作業(yè)，前后錯(cuò)開(kāi)長(zhǎng)度大于3m。仰

7、拱與上臺(tái)階開(kāi)挖面距離保持在35米內(nèi)。 開(kāi)挖斷面預(yù)留5-8沉降量，進(jìn)行每天最少一次的監(jiān)測(cè)頻率，沉降收斂較大時(shí)每天監(jiān)控量測(cè)頻率不小于2次。 在量測(cè)收斂收據(jù)變化不大且滿足施工條件的前提下快速施工襯砌，初支斷面檢測(cè)合格后鋪設(shè)無(wú)紡?fù)凉げ技臃浪?，安裝襯砌鋼筋，組合式模板臺(tái)車(chē)模筑鋼筋砼。 圖1：施工工藝與流程圖 四、施工過(guò)程控制要點(diǎn) 1、施工控制要點(diǎn)： 上半斷面人工用風(fēng)鎬及電鏟掏槽。掏槽寬度約1m，縱向掏槽深度每次約0.8m。盡量單側(cè)落底或雙側(cè)交錯(cuò)落底，避免上半斷面兩側(cè)拱腳同時(shí)懸空；控制落底長(zhǎng)度，視圍巖情況采用1-3m，不大于6m。臺(tái)階法示意圖見(jiàn)圖2： 圖2：兩臺(tái)階法開(kāi)挖流程圖 管棚尾端焊接于拱架腹部，以

8、增強(qiáng)共同支護(hù)作用，鎖腳錨管與鎖腳錨桿與鋼架統(tǒng)一采用“U”型固定。鋼管內(nèi)充填20號(hào)砼或者水泥砂漿。 噴射砼填充鋼拱間空隙，先噴拱架與輪廓之間空隙再噴拱架，直至噴到規(guī)定的厚度，噴砼強(qiáng)度不底于C20。 合理控制施工進(jìn)度，在砂粘土層無(wú)滲水時(shí)，采用每循環(huán)1.0m 進(jìn)尺，月進(jìn)度可達(dá)成洞36m以上。 在砂粘土層有滲水及砂層中無(wú)滲水時(shí)，采用每循環(huán)0.8m 進(jìn)尺，月進(jìn)度可達(dá)成洞30m。以上。 在砂層有中滲水時(shí)，嚴(yán)格控制每循環(huán)0.6m 進(jìn)尺，月進(jìn)度可達(dá)成洞20-26m以上。各工序嚴(yán)格按標(biāo)定時(shí)間進(jìn)行控制，從而縮短循環(huán)作業(yè)時(shí)間，減少開(kāi)挖面土體的暴露時(shí)間。進(jìn)入巖層后施工進(jìn)度另行計(jì)劃考慮。 預(yù)備足夠的應(yīng)急搶險(xiǎn)物資，當(dāng)監(jiān)控

9、量測(cè)沉降異?；蚓植砍霈F(xiàn)裂縫時(shí)立即啟動(dòng)加固措施，采用臨時(shí)橫撐及注漿錨管加強(qiáng)，同時(shí)停止掌子面開(kāi)挖，待圍巖穩(wěn)定后再進(jìn)行掘進(jìn)。 2、質(zhì)量控制要點(diǎn)： 嚴(yán)格控制管棚角度。抓好噴射砼工藝，嚴(yán)格按配合比拌制砼料，控制外加劑摻量，盡量采用分層噴射以保證噴射砼的質(zhì)量。安裝拱架過(guò)程中注意螺栓松緊程度和連接筋的焊接質(zhì)量。 嚴(yán)格在施工過(guò)程中控制錨桿施工質(zhì)量，鉆孔角度與錨桿長(zhǎng)度順合格。鋼筋網(wǎng)與圍巖緊密相貼，鋼筋網(wǎng)必須連接牢固，否則噴射砼時(shí)會(huì)振動(dòng)鋼筋網(wǎng)，從而降低噴射砼質(zhì)量。 清除拱腳積水與淤泥，通過(guò)打拱腳錨桿或擴(kuò)大拱腳認(rèn)真加固拱腳，加強(qiáng)縱向聯(lián)結(jié)等， 及時(shí)監(jiān)控量測(cè)圍巖，觀察拱頂，拱腳的收劍情況，據(jù)此調(diào)整初期支護(hù)參數(shù)。監(jiān)控量測(cè)

10、住處反控圖見(jiàn)圖3： 圖3：監(jiān)控量測(cè)信息反饋圖 3、安全保障措施 ： 首先做好洞頂、洞門(mén)及洞口的防排水系統(tǒng)工程，并妥善處理好陷穴、裂縫，以免地面積水浸蝕洞體周?chē)?，造成土體坍塌。 在含有地下水的黃土層施工時(shí)，洞內(nèi)外排水溝應(yīng)進(jìn)行鋪砌，必要時(shí)應(yīng)配合井點(diǎn)降水等將地下水位降至隧道襯砌底部以下，以保施工順利進(jìn)行。如出現(xiàn)不良現(xiàn)像時(shí)立即射砼封閉斷面。噴射4cm厚的20號(hào)砼，封閉開(kāi)挖斷面，以免孔隙水從斷面處滲出，而使土體失穩(wěn)。 在干燥無(wú)水的黃土層中施工，應(yīng)管理好施工用水，不使廢水漫流。 如發(fā)現(xiàn)工作面有失穩(wěn)現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)用噴砼封閉，加設(shè)錨桿、架立鋼支撐等加強(qiáng)支護(hù)。 施工時(shí)要特別注意拱腳與墻腳處斷面，如超挖過(guò)大，應(yīng)用漿

11、砌片石回填，如發(fā)現(xiàn)該處土體承載力不夠，應(yīng)立即加設(shè)錨桿或采取其它措施進(jìn)行加固。 在開(kāi)挖與灌筑仰拱前，為防止邊墻向內(nèi)位移，宜加設(shè)橫梁頂緊。 噴射機(jī)所用的壓力，一般以不超過(guò)0.2Mpa為宜。 若拱部位于砂層時(shí)，為防止噴砼層塌落，可用4mm的密鋼絲網(wǎng)緊貼開(kāi)挖面作為固定初噴砼用。密網(wǎng)用兩根8mm，長(zhǎng)35cm的錨釘加以固定；也可用2根22mm的環(huán)向鋼筋將網(wǎng)壓緊在開(kāi)挖面上，以防噴砼時(shí)鋼絲網(wǎng)脫落。 鉆錨桿孔時(shí)，宜采用干鉆，錨桿采用藥包式或早強(qiáng)砂漿式錨桿。 施工中如發(fā)現(xiàn)不安全因素時(shí)，應(yīng)暫停開(kāi)挖，加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù)，以便取適應(yīng)性的工序安排。 五、結(jié)論及建議 目前黃土隧道施工技術(shù)在國(guó)內(nèi)外隧道施工中是一個(gè)難點(diǎn)，在保證施工安全的前提下提高施工進(jìn)度成為廣大隧道施工管理者力求突破和研討的主攻課題，通過(guò)在施工實(shí)體中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，黃土隧道施工重在強(qiáng)支護(hù)、早封閉、快襯砌，成環(huán)施工過(guò)程中必須穩(wěn)打穩(wěn)扎，確保隧道洞身穩(wěn)定，成環(huán)方案和施工進(jìn)度要切實(shí)可行，并加強(qiáng)洞內(nèi)及洞口地表沉降觀測(cè)，以便及時(shí)調(diào)整初期支護(hù)并加強(qiáng)臨時(shí)橫撐。 總結(jié)以上黃土隧道應(yīng)嚴(yán)格按照“管超前、分臺(tái)階、留核心、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、緊封閉、常量測(cè)”的施工原則，科學(xué)化組織施工進(jìn)度，及時(shí)應(yīng)對(duì)處理不良過(guò)程，從而達(dá)到黃土隧道施工安全的目的。 作者簡(jiǎn)介：劉永濤（1974年1月-），男，1997年6月畢業(yè)于廣西桂林電子工業(yè)學(xué)院機(jī)械專業(yè)，本科，工程