黄土隧道施工控制要点

　　摘要：黄土隧道工程一般为地下工程，地质、地形条件复杂，崩塌、滑塌情况较多，施工受地形限制，围岩变化影响大，存在场地狭窄、工作面集中、工序复杂、施工环境差等特点。而且隐蔽工程多，内在的质量问题事后很难发现，一旦出现质量缺陷很难采取措施弥补。本文主要阐述了黄土隧道的开挖方式、长管棚及小导管超前预支护、监控量测、隧道二次衬砌、隧道中心水沟施工和隧道排水施工的方法，
　　这对于严格黄土隧道施工工序，确保施工质量和施工安全有着重要的作用。
　　关键词：黄土隧道，开挖方式，支护衬砌，施工监控
　　针对黄土隧道地质地形复杂，易崩塌情况较多，本人结合近几年来的实地施工经验，对黄土隧道施工的控制要点谈以下看法：
　　一、 台阶法开挖
　　1. 开挖方式
　　老黄土地段采用上下台阶留核心土开挖法，新黄土采用
　　三台阶留核心土开挖法，在施工中应可能保护周围原状土的稳定。采用台阶法施工时，对于正面土体加固多采用留核心土的方法，核心土的留设可使工作面前方土体处于三向应力状态，可降低工作面土体的松弛范围。采用上下台阶法开挖时，其台阶总长度宜控制在1D左右（D为隧道开挖宽度），核心土长度可在0.5D左右；采用三台阶法施工时，其台阶总长度宜控制在1.5D左右，核心土长度可在0.5D左右。弧形导洞高度不宜大于1.8m，锁脚锚杆与钢拱架同步施工，严禁滞后补作。黄土隧道中的系统锚杆应与钢拱架和钢格栅焊接，以增大钢支撑的定位固定和锁定作用。
　　2. 开挖进尺
　　新黄土及洞口段、浅埋段、偏压段应按钢拱架和钢格栅
　　的设计间距，挖一榀，支护一榀。深埋段老黄土，在保证安全的前提下，最长可以一次开挖二榀、支护二榀。原则上应遵循“管超前，少扰动，短开挖，强支护，勤量测、早封闭”的施工原则。喷射砼、施作锁脚锚杆等，各工序紧跟，严禁长距离开挖。黄土隧道开挖钻孔时，要求使用煤电钻，严禁使用水钻钻孔。
　　二、关于进洞方面
　　黄土地段仰坡锚杆长度应采用4m，锚杆在施工中须确保锚杆孔内砂浆饱满，并注意锚杆与钢筋网焊接成整体。边仰坡开挖与锚喷支护应紧密衔接，应尽可能保护土体原状结构。当持续下雨时可考虑采用塑料布对坡顶作必要的保护。
　　1、 黄土隧道的开挖
　　（1）对于新黄土地段，地基承载力较低，而且其含水量超过20%时，或地形险峻（导致仰坡很高），或位于冲沟附近，存在落水洞、陷穴，地形偏压严重时，采用双侧壁导坑法施工。为了增强开挖时围岩的稳定性，可采用加临时仰拱或临时支撑等方法。
　　黄土隧道开挖应采用机械配合人工开挖，严禁放炮。施工中，在保证土体相对稳定的前提下，应尽量缩短各工序间距，减少开挖暴露时间和施工对土体的扰动并尽早成环。黄土隧道环向开挖面经整修合格后要及时初喷封闭围岩，防止围岩变形掉块。
　　对于洞口段应控制地层初期变形速度，限制变形量，防止黄土崩解而形成破裂面。
　　对于新黄土在隧道进、出口30m范围内，预留变形量应按25cm考虑，进洞30m以后应根据监控量测数据进行合理调整，一般按10cm-12cm考虑.
　　（2）对于老黄土在隧道进、出口30m范围内，预留变形量应按18cm-20cm考虑，进洞30m以后应根据监控量测数据进行调整，一般按8-10cm考虑。总之，预留变形量的预留数值应以现场实际地质情况按监控量测的数据合理确定，以保证二衬砼厚度为原则。
　　2.长管棚及小导管超前预支护
　　对于含水量大，或地形陡峻，或位于冲沟附近，覆盖层较薄，存在落水洞、陷穴时，以及为粉质土地层时，洞口第一环一般采用长管棚预加固，管棚长度一般采用20m-40m，各隧道管棚长度需结合地形，地质条件确定。
　　对于用长管棚预加固的洞口施工，当上半断面进尺快达到管棚长度的1/2时，要求必须安排落底施工，保证支护的钢拱架迅速成环，同时落底时，洞口必须备有用于临时加固支顶的工字钢，数量必须满足两排扇形支撑和掌子面支撑。超前大管棚的连接，优先考虑丝扣连接，也可以采用套管焊接，不允许对焊后直接使用。
　　三、 初期支护
　　初期支护应及时，当喷层厚度还没有达到设计厚度与强度时，有必要时须对初期支护体系的临时支顶，可采用方木、圆木或钢管等。另外还须确保初期支护与围岩密贴，控制好超挖，黄土隧道严禁欠挖，尤其在洞口段，当不能保证时需采用初支背后注浆补救。
　　1、喷射砼时，速凝剂的添加要均匀，喷射砼一定要分层喷射，喷射砼的平整度应满足规范要求，并避免波浪形喷射。喷射砼工序：开挖后必须先初喷，然后打锚杆挂网，架设钢拱架，然后复喷、再复喷共三次完成喷射砼施工，严禁一次或两次喷射完的情况发生，以防止喷射砼层背后脱空给黄土隧道变形留有空间。
　　2、钢拱架拱顶部位不允许有接头，法兰盘的焊缝厚度应大于2cm，且焊缝饱满，不得有砂眼，钢拱架连接螺栓须按设计要求达到等强度连接，并需要拧紧，严禁为了满足净空要求而松动螺栓。钢拱架应与围岩紧密相贴，如不能紧贴时，应按规范要求，沿钢拱架外缘每隔2m用C25砼预制块或钢楔填塞顶实，以确保其整体受力。
　　3、钢筋网片必须先在洞外定型加工，每个网片面积不小于2㎡。钢筋网片在铺设过程中需保证搭接宽度（不小于1-2个网眼），并与钢拱架，锚杆连接牢固，避免喷射砼时钢筋网发生振动而降低喷射砼的质量。钢筋网片背后严禁填充石块、土块、石棉瓦、木板等其他杂物危害隧道安全。
　　四、监控量测
　　黄土隧道变形量较大，在施工中应建立完善的地表变化与洞内变形的监测系统，注重地质超前预报，使隧道变形量测系统化，并作为指导施工的依据，即在整个施工过程中应实行信息化管理，动态控制。在洞口段、浅埋段拱顶下沉量较大，尤其是在下雨过后，因此应加强拱顶下沉与地表沉降量测，根据实量实测数据确定洞口段及洞身段不同围岩种类的预留变形量，用以指导黄土隧道的科学施工，确保施工安全。
　　五、隧道二次衬砌
　　1.针对黄土隧道，二次衬砌应尽早施工，一般应仰拱超前，在隧道进、出口50m范围内，二次衬砌距掌子面的距离：老黄土不大于35m，新黄土不大于25m。洞内二次衬砌距掌子面的最大距离不得超过60m，否则，开挖就得停止，防止山体失稳发生事故。[!--empirenews.page--]
　　2.防水卷材铺设前要对喷射砼基面（初期支护表面）进行认真检查，不得有钢筋头，突出的管件等尖锐突出物体；割除尖锐突出物后，割除部位用砂浆抹平顺。
　　3.施工防水板时，必须是无钉铺设；基面不得有明水；如有明水，应采取措施封堵或引排干净。在富水地段必要时增加半圆管铺设密度，按“树叉状”进行布设引排。黄土隧道内排水半圆管一律在初期支护表面铺设。
　　4.防水板必须使用爬焊机进行焊接，搭接长度应大于100mm以上，焊缝宽度大于25mm。防水层表面要求平顺、无折皱、无气泡、无任何破损等现象，与洞壁表面密贴，松紧适度，无紧绷现象。
　　六、隧道中心水沟施工
　　从防冻及有利于排水考虑，隧道排水沟宜采用中心深埋水沟，以避免地下水在仰拱下汇集，以保证将隧道下部地下水排疏通畅。在施工中应认真测量放坡，加强检查，保证工程质量，确保排水沟内的水流顺畅排放。
　　七、 加强隧道排水
　　处于干硬，硬塑状态下的各类黄土一般都比较稳定，但一遇水浸泡，可减弱甚至丧失承载和自稳能力，尤其是在湿陷性黄土地段，因此施工中应特别注意防排水，并作到开挖后及时支护与封闭。当有必要时可在洞内采用井点进行真空降水，对于地下水量大可采用周边注浆堵水，先治水，后开挖。
　　黄土地区冲沟、陷穴较发育，由于冲沟、陷穴处埋深相对较浅，地表水汇集下渗，土层中含水量一般较大，地质情况较差，当隧道通过时易发生塌方，因此隧道施工前应对洞顶陷穴、落水洞和积水洼地进行回填夯实并整平，或浆砌片石铺砌处理，防止地表水下渗，对隧道施工安全产生不利影响。
　　另外地表排水设施也应先施作，并保持其良好的工作状态，当不具备条件先施作洞顶天沟时，应考虑设置临时排水沟，以降低雨季地表水对洞口段坡体的影响，避免雨水软化土体而诱发滑塌，这些工作均应在隧道准备进洞前完成。洞口周边的截水沟应设置防滑平台，并不得使用风化石铺砌，底部应先坐浆再铺砌片石，防止雨水下渗。
　　八、结语
　　以上为黄土隧道施工控制要点，只要严格按照上述施工方法进行施工控制，才能确保黄土隧道施工质量和安全，才能避免少走弯路、浪费人、财、物、力，达到加快工程进度，使工程早日受益。

《黄土隧道施工控制要点》

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