浅谈大断面黄土隧道的施工技术

　　摘要：由于中国黄土地域分布较广,黄土面积约占我国陆地面积的6.6%，黄土隧道施工的建设无法避免,其施工难度与设计也悄然复杂。然而黄土隧道自身的缺点：因土质松弛、承载能力降低，遇大水就倒塌等;为确保黄土隧道施工安全,防止塌方事故,同时,黄土隧道施工造价贵昂,修建黄土连拱隧道的经验少之又少。从古至今都是困惑隧道界的安全技术难题。无论是设计理念还是施工技术，均无成功经验可供借鉴。本文从黄土隧道施工工法、管理等方面提出了一些建议及施工工艺。
　　关键词：黄土隧道，施工技术，工艺工法
　　
　　一.大断面黄土隧道湿陷性质
　　1.黄土隧道地基湿陷倒塌处理法
　　根据湿陷性黄土隧道地基特点处理的法则：里外兼顾，先保护地基外层然后在加固。然而水就是造成黄土隧道湿陷倒塌的主要原因。黄土隧道湿陷性地基处理法的设计，最先要考查水对湿陷性黄土隧道的影响，一定要做好黄土隧道工程自身的系统排水与防水疑点；然后就是防范好湿陷性黄土隧道基底土的处理要点，加强基底承载力。对黄土隧道而言，执行基底处理的目的是为了修善黄土的工程性质，避免黄土的渗透性，控制湿陷性的产生。通过加密或更换土壤等各种地基处理方针来牢固湿陷性黄土隧道地基，也可说是解除黄土隧道地基的全部湿陷倒塌量，使抢修后的地基转变为不具有湿陷倒塌性。
　　2.黄土隧道地基湿陷倒塌加固处理技术
　　大多数黄土隧道湿陷倒塌性经过地层外部为第四纪冲积黄土质粘砂土和松散风积粉细砂,垂直有条理的黄土隧道底层自身湿陷性黄土层很浓厚，黄土隧道基底基本承载力低，围岩情况不到位。按照《铁路隧道设计规范》规定，应用荷载——结构模型计算，地基所受的压力也就是基底应当承受的承载力，计算得出了隧道地基所需承载力，与原先基底承载力进行比对，大部分湿陷性黄土隧道在仰拱及墙拱脚区域的基底承载力远远满足不了隧道地基所需的承载力。目前得出地基不满足于隧道施工要求的结论，应当对此隧道区域基底进行加固处理。
　　黄土湿陷性地基处理而言，我国现有成熟的技术和实践经验，主要的处理方法有：高压灌浆、高压旋喷桩、强夯、CFG桩、换填、动力/振动挤密桩、注浆、碾压、静力挤密(预制)桩等。等等方法是在黄土隧道以外的木土工程中形成，并得到广泛的应用，但是还是缺乏在黄土隧道开挖后洞内处理施工的实例。黄土隧道湿陷性基底处理施工场地牵连黄土隧道洞室的限制的掌子面开挖影响和，断面开挖一断面稳定一基底加固一开挖面支撑点在空间上和时间上的互相影响和干扰。黄土隧道湿陷性基底处理经常使用的方法有树根桩和水泥挤密桩等。
　　树根桩可用作承受垂直荷载支承桩、侧向支护桩、抗渗堵漏墙和托换加固。树根桩直径在100～300mm范围内，桩长不超过30米，布置形式有各种排列的直桩和网状结构的斜桩。树根桩作为承重桩时，单桩容许承载力可采用单桩荷载试验。对承受垂直荷载的树根桩，应采用荷载试验方法来检验其承载能力和沉降特性，也可采用动测法检验桩身质量。在建造上部结构前应检验桩位、桩数和桩头强度。
　　水泥土挤密桩土料宜选用黄土，水泥可选用P.O.32.5级普通硅酸盐水泥，水泥土按设计配合比应在拌和站集中拌和，并且根据回填要求随拌随用，其对土料含水率的要求同上，也要事前经试验确定水泥土所用土料的合理含水率。
　　二.黄土地区公路隧道施工技术
　　1.土石交界面施工
　　通常施工中应当先执行注浆试验,可以对设计浆液配比做调整,以保证注浆的效果。对于岩石隧道开挖应当采取“密布孔、少装药、弱爆破的原则”,并时刻注意对已经做好初期保护工作。应当在土石交界面设计变形缝。同样当黄土隧道经过两种不同土层表面的接触点时,出自于两种土层表面物理力学特点不同,往往会造成接触带土的工程特性比较差,实行挖后可能造成较大应力调换,产生挤压变形，在施工中应当重视,初期支撑点与二次衬砌做增强保护处理,并增加设计变形缝。
　　2.防排水设施施工
　　综合黄土隧道特性，黄土隧道防排水应当实行“以排为主,防排结合”的观点,达到防水可牢靠,排水流畅,经济合理的目标。黄土隧道应采取双侧水沟排水;初期支撑点与二次衬砌之间设计纵环向盲沟及复合防水板,施工缝设橡胶止水带;纵向盲沟通过外墙泄水孔与侧沟连通
　　3.洞口段施工
　　整合施工前,按照设计图纸测量放线,保证边仰坡顶线,将地表外层水引离洞口。然而从填挖分界点起，先采取拉中槽的方式接进洞口,中槽采取纵向台阶方法施工,中槽最终点为明洞与暗洞的分界点。边仰坡开挖时,应存留整修层,由工作人员从上而下刷坡到设计坡面。在明暗分界面上沿暗洞开挖轮轴线挖凹槽架立型钢架,沿槽架外缘作进洞管棚,并加注浆加固地标层,施工时将管棚尾部与钢架焊接牢紧。明洞基坑在原先拉槽的基础上扩大开挖,采取机械开挖,人工配合修复,达到明洞施工需求,明洞衬砌分别两步骤进行,先执行仰拱施工,再执行边墙及拱部施工。明洞衬砌完工后,及时实施防水层并执行明洞内填。
　　4.仰拱开挖成环施工
　　采用近距离跳槽进行仰拱开挖,每次循环开挖的长度控制在5米以内。近距离跳槽的次数不允许多出3次,每一次跳槽时间为4m。准备仰拱开挖后,应当及时清除杂物、泥浆、积水、虚砟,立即安装仰拱钢筋架,喷射混凝土到原先设计厚度,促进初期支护及时闭合成连环。仰拱施工第一步为拱墙衬砌,每次循环浇筑长度为9m。仰拱混凝土全幅浇筑,使一次性成型,不可存留纵向施工缝。仰拱填充混凝土必须在仰拱混凝土终凝后浇筑,浇筑前清洗仰拱表面的积水和杂物,。仰拱填充表面坡度要符合设计要求,不积水、排水通畅、平顺。
　　黄土隧道的施工方法跟随黄土隧道施工前准备好的实际情况而定，我们应该认真调查黄土中构造节理的产状与分布状况。对因营造节理切割而转换成的不稳定部份，在实际施工时要加强支护措施，防止坍塌，以保施工安全。
　　三.黄土地区隧道施工注意事项
　　1.施工中若发现工作表面有不稳现象，应当及时用喷射混凝土紧闭，加设锚杆，架上立钢支撑等增强保护。混凝土喷射机压力一般不可大于0.2Mpa；
　　2.最先做好洞门、洞口与洞顶的排水系统，并妥善处理好陷塌、裂缝，以防范地面积水浸蚀洞内周边，造成倒塌的现状；
　　3.黄土隧道施工，应当先做仰拱，如果不能及时先作仰拱时，为防范边墙向内位转移，应当在实施开挖与浇灌仰拱之前，加设横撑梁顶紧，以防范墙体变形；
　　4.执行施工时要特别审查拱脚下墙脚处断面，如果开挖过大，可使用浆砌片石回填或用墙体同标号混凝土回填。如果发现此处土体承载能力不够，应及时加设锚杆或采用其它措施进行加牢。钻锚杆孔时，应当采用干钻；
　　
　　5.锚杆应当采取早强砂浆式锚杆。如果拱部立位于砂层时，为防范喷射混凝土层倒塌，可织8mm的密钢筋网，放置于紧贴开挖面，作为最先喷混凝土层固定支撑点。
　　
　　结语：
　　根据本文资料基本掌握了断面黄土隧道的变形规律、不同条件下的多样开挖方法导坑进入断面黄土施工工序转变技术、黄土隧道相似工作面贯通技术、断面沙质黄土湿喷微纤维混凝土施工技术、等黄土隧道施工的基本规律，通过黄土隧道建设，有力证明黄土隧道采用以上方法施工是可行的。施工中只要控制好最先支护和防排水，就充分发挥自承作用。只有控制好施工中的防排水系统，才能确保完工后的黄土隧道不倒塌、不漏水、不渗水，确保正常运营。
　　
　　参考文献：
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　　[2]刘国庆.树根桩技术在铁路隧道中的应用[J].设计与施工,2006,21(3).
　　[3]孟磊.水泥土挤密桩加固提速曲线路基基床[J].铁道勘察.2005(2)
　　[4]周翊民,金辰虎.降低城市轨道交通造价的思考[J].城市轨道交通研究,2009(2).

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