大跨度黄土隧道施工工法

1、大跨度黄土隧道施工工法工法编号：GZSJGF07-04-07一、前言目前，铁路单线黄土隧道施工已有工法，而公路大跨度黄土隧道在国内外还没有工法。该工法通过黄延线山神庙隧道的施工，取得了满意的效果。其工艺合理，经济高效，安全可靠，该工法适用性较强，可推广应用。二、工法特点1、黄土隧道开挖通过科学的试验、监测、勘探收集数据，对黄土隧道围岩的应力-应变特征及其稳定性进行分析，作到动态施工。2、正常地段采用台阶法、环行开挖预留核心土，以挖掘机开挖为主，人工配合。3、应急停车带宽度为15.76米，传统的单侧壁导坑法，工序多且繁杂，本工法予以修正，方案可行。三、适用范围本工法适用于类黄土为主的双线铁路隧道

2、工程和大跨度公路隧道工程。四、工艺原理1、正常地段采用台阶开挖法，即环行开挖预留核心土，人工配合挖掘机开挖，应急停车带变传统的单侧壁导坑法为分部开挖法。2、以岩体力学理论为基础，充分利用黄土自稳能力强的特性，以监控量测为依据，采用新奥法原理组织施工。五、施工工艺（一）、开挖施工步骤开挖施工步骤见图一、图二。图一：、类围岩施工方法示意图、超前支护；、上部弧形导坑开挖、初期支护；、核心土及中槽开挖；、下部左右两侧交错开挖落底，边墙初期支护，回填至中槽底面；、仰拱及边墙基础开挖，模筑混凝土，仰拱回填；、全断面模筑二次混凝土衬砌。隧道中线 、超前支护；、左侧及拱部弧形导坑开挖、初期支护；、核心土及中槽

3、开挖；、右侧拱腰开挖、初期支护；、下部左右两侧交错开挖落底、初期支护，回填至中槽底面；、仰拱及边墙基础开挖，模筑混凝土，仰拱回填；、全断面模筑二次混凝土衬砌。（二）、施工工艺流程（参见图三） 图三 施 工 工 艺 流 程 图（三）、施工重点及注意事项1、施工准备作好施工场地的“三通一平”工作，隧道洞门因处于林区，植被茂密，本着“早进晚出”的原则，尽量少破坏植被，减少刷方工程量和护坡工作量。边仰坡开挖后，及时进行“喷、锚、网、喷”支护及时封闭，并提前作好排水沟和截水沟。2、洞口地段加固处理每个洞口均采用89×8超前管棚，长20米，环向间距50厘米，注1：1水泥砂浆进行加固处理，确保进洞

4、安全。3、正常段开挖每循环进尺，类0.5米，类0.75米，采用正台阶留核心土法。台阶长度控制在11.5倍设计断面宽度内。预留核心土，有利于及时施作拱部初期支护，可支挡工作面，以增加开挖工作面的稳定，核心土长约35米，距两边开挖轮廓2.5米，拱部1.9米。考虑挖掘机作业，上台阶开挖高度宜为5.2米左右。下部利用挖掘机沿两侧交错开挖（禁止钢拱架悬空和对开），及时接腿、封闭。开挖长度类1米，类1.5米。下部开挖至基底，中间开挖时预留3050厘米作为保护层。4、应急停车带开挖应急停车带因跨度较大，围岩含水量在1822%之间，每循环进尺0.5米。原设计为单侧壁导坑法施工，经方案优化后按图二所示进行分部开

5、挖，左侧及拱部弧形导坑开挖后，架立钢支撑（由两节不等长组成），要求隔一榀接头应错开，防止接头处形成受力薄弱区。右侧拱腰开挖要求采用跳挖法，下部左右两侧交错开挖，开挖长度控制在1.0m 。5、初期支护黄土隧道初期支护一般由超前支护、钢支撑、锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成。施工时，应严格按照“初喷、施作钢拱架、超前支护、安装锚杆、铺设钢筋网、复喷”的工序进行。初期支护参数详见表1。表1 初 期 支 护 参 数 表 黄土隧道锚杆孔钻孔较困难，经过多次选型，采用洛阳风动工具厂生产的KHYD75A 型矿用电动岩石钻，由电动机、减速箱和跑道等组成，螺旋叶片钻杆、干式排粉，主机重75Kg ，额定输出功率3KW

6、 ，钻孔速度320mm/min，钻杆推进力10KN 。钻一个孔约需1015分钟，效率提高一倍以上，解决了钻孔难的问题。6、仰拱及填充施工仰拱应及时施作，尽早封闭成环。仰拱开挖采用挖掘机开挖，预留30厘米人工清底的方法。初期采用过车梁全断面开挖，因速度太慢，干扰大，后期改为半幅（3/5、2/5为界）开挖，加速施工进度。填充施工缝应与仰拱施工缝错开50cm 以上，防止地下水上渗。7、防排水施工 （1）施工防排水黄土遇水软化，施工中选用煤电钻和矿用电动岩石钻机，减少了开挖面的施工用水，加强对喷射砼用水的管理。另外，对于开挖后出现的渗漏水，采用挖集水坑集中抽取，对于含水量超过20%的地段，在仰拱开挖后

7、，喷射5cm 混凝土，予以封闭处理。（2）结构防排水防排水设计的原则是以排水为主，防排结合，综合治理，形成完整的防排水体系，使隧道防水可靠，排水畅通。暗洞复合式衬砌采用100排水半管、LDPE 防水板和土工布进行环向防排水，明洞段采用LDPE 防水板和土工布进行环向防排水；二次衬砌墙角底部纵向设160PVC 排水管，并用160PVC 管将其与中央排水沟连通，引水至洞外。为保证纵向排水管畅通，在隧道两侧墙角，沿纵向每隔50m 设检查井一对，以便对纵向排水管进行疏通和清理。防水层设计为防水板与土工布两部分，采用无钉铺设工艺。施工时在土工布上贴上衬垫，然后用射钉枪钉上水泥钉，随后铺设防水板，用热合机

8、焊接形成双焊缝，每条焊缝宽25，防水板搭接宽度不小于10。防水板用专用融接器热融在衬垫上，不能将防水板绷得太紧，以免拉裂。8、衬砌边拱衬砌采用9m 可调式自制衬砌模板台车，砼采用洞外自动计量拌合站拌制，砼运输车运至洞内，经输送泵泵送入模。9、监控量测技术监控量测是地下工程尤其是软弱段围岩施工中的重要内容，是监视围岩和支护稳定性的重要手段，它能指导施工、预报险情、确保安全。需进行的监控量测项目见表2。表2 监 控 量 测 项 目 一 览 表 根据量测结果，绘制位移-时间曲线，进行回归分析，判断围岩及支护稳定情况，及时反馈，以指导施工。10、注意事项 （1）、大跨度黄土隧道施工应严格遵循“管超前、

9、短开挖、勤量测、强支护、快封闭、早成环、稳中求快”的原则。（2）、黄土遇水，力学效应发生显著变化，施工中应加强对水的管理，可采取挖集水坑抽水的办法。（3）、仰拱要及时紧跟下部开挖，既可以保护地基，防止翻浆冒泥，也有利于车辆行驶、文明施工的加强。（4）、要作到防排水系统的完善性、连通性，真正作到不渗、不滴、不漏。六、机具设备主要施工机械配备参见表3。表3 主 要 施 工 机 械 配 备 表 注：以上机械配备是同一作业工区两个口的机械配置情况。七、劳动力组织主要作业工序劳动力配备参见表4。表4 主 要 作 业 工 序 劳 动 力 配 备 表 注：以上是同一作业工区两个口直接施工人员的配置情况。八、

10、质量控制1、质量标准本工法执行施工设计图纸、公路隧道施工规范、公路隧道质量评定与验收标准。 2、质量措施 （1）、人工手持风镐，环行开挖时，要预留2030人工修整，避免超欠挖。 （2）、上部钢支撑的锁脚锚杆应向下以40°45°的角度斜插，以起到承载拱扩大拱脚的作用。 （3）、钢拱架的安设精度要从间距、垂直度等严格控制，避免侵入二次衬砌，喷射砼要以先喷钢拱架两侧，包裹钢拱架，喷射时要注意钢拱架背后不能有空洞。（4）、仰拱分开施作，分开部在2/5、3/5处断开，仰拱与填充施工缝错开50以上，防止地下水冒出。（5）、衬砌防水板的铺设要防止防水板与土工布连接部位破损（破损后应补焊）

11、，影响防水效果。（6）、预留、预埋件的安设应位置的准确性，避免倾斜现象出现。 （7）、加强二次衬砌混凝土的振捣，防止出现蜂窝、麻面现象。九、安全技术措施1、洞口段施工，首先要做好边、仰坡的防护，以及截水沟、排水沟的施作。2、开挖根据围岩类别、围岩含水量、埋藏深度等情况，确定每次进尺，避免冒进坍塌；下部开挖避免对开，造成钢拱架悬空。3、初期支护要及时施作，及早封闭，达到围岩与支护共同受力。 4、施工中应加强对水的整治与处理，避免软化围岩。 5、严格控制上部开挖、下部开挖、仰拱、衬砌各工序之间的合理距离，力争各工序有序化作 业。 十、技术经济分析 1、施工进度加快：山神庙隧道下行线 1124m，共

12、用 9 个月就实现了贯通。 2、应急停车带三处，共计 125m，由于方案优化，节约投资 98.66 万元。 3、根据安全、质量管理，从未出现过安全、质量事故，且创下了黄延线超千米黄土隧道第一 个贯通，赢得了较好的社会效益。 十一、 十一、工程实例 黄延线山神庙隧道，位于陕西省甘泉县与延安市宝塔区之间，全长 2468 米，其中上行线 1344 米，下行线 1124 米，是本标段的重点控制工程，其主要工程特点有： 1、跨度大： 3 隧道最大开挖跨度为 15.76m，每断面开挖 140.2m 。 2、浅埋： 隧道最小埋深 4.7 米，且洞顶有一条宽约 60m 的大冲沟，冲沟最小埋深 16.45 米。 3、地质条件差，不良地质发育： 均为黄土隧道， 洞身通过处主要为第四系全新统黄土状土 dl+c ） 第四系上更新统新黄土 2eol ） （Q4 、 （Q3 。不良地质发育，如崩塌、滑塌、落水洞等。 和第四系中更新统老黄土（Qeol ） 2 4、围岩含水量大： 上部开挖，围岩含水量在 1825%之间，下部及仰拱开挖后，围岩含水量在 2230%之间。 由于采用了大跨度黄土隧道施工工法，使得山神庙隧道下行线仅用了