大跨度黄土隧道新奥法施工工法1

1、黄土地区隧道施工工法一、前言在黄土地区，已修建了为数众多的铁路隧道、公路隧道、仓库和各种用途的洞室，但大跨度的隧道并不多见，随着科学技术和经济建设的发展，在幅员辽阔的黄土地区修建大跨度的铁路、公路隧道及其它地下工程在所难免。黄土地质条件较差，遇水易发生湿陷；大跨度的黄土隧道开挖及支护技术难度较大。由中铁一局集团第三工程公司施工的黑山寺大跨度（开挖跨度12.54m）黄土隧道采用新奥法施工技术取得成功，具有较好的社会经济效益。本工法是在黑山寺隧道的施工过程中形成的。二、工法特点（新奥法）（一）大跨度黄土隧道采用分部开挖，初期支护由钢拱架、喷锚等组成，二次衬砌采用模筑混凝土施工，施工技术可行、安全可

2、靠。（二）大跨度黄土隧道采用新奥法施工，便于机械操作，提高机械利用率，可加快施工进度，缩短工期。（三）采用监控量测信息技术指导施工，使施工处于受控状态。三、适用范围本工法适用于在黄土地区修建大跨度铁路、公路隧道，对黄土地区修建其它地下工程亦有参考价值。四、施工工艺（一）工艺原理大跨度黄土隧道施工以新奥法的基本原理为依据，以“短开挖、快封闭、强支护、勤量测”为指导。在洞室开挖后立即将开挖暴露出来的围岩进行喷锚及钢拱支护，由于这种支护是柔性的，容许围岩有一定的变形，达到一定的稳定状态，然后在初期支护的掩护下施做二次衬砌，充分发挥围岩的自持能力，因而使得二次衬砌承担的山体压力较小，而且施工过程不需要

3、进行支撑顶替，避免围岩崩塌而产生较大的松驰压力，保证衬砌和围岩密贴且使衬砌有良好的稳定性。（二）工艺流程施工准备分析地质勘探资料确定施工方案及施工方法确定施工监测计划开挖现场施工监测初期支护防水隔离层防水设施二次衬砌锚喷衬砌结束是否达到二次支护要求否(修正支护参数)(改变开挖步骤、顺序)施工工艺流程图见图1。 图1 大跨度黄土隧道施工工艺流程图（三）施工要点1.施工准备（1）风、水、电管线敷设、施工便道、施工现场布置，机具设备、人员配置、材料准备、修建防排水设施等。（2）根据地质勘探资料和施工设计，详细分析了解工程地质和水文地质情况，制定相应的施工方法和措施，认真编制施工组织设计，制定施工监测

4、计划。2.隧道开挖施工开挖采用正台阶分步开挖法，也称环形开挖留核心土法施工，分步施工顺序如图2所示。这种施工方法适用于土质易坍塌的软弱围岩隧道，上部留核心土支挡开挖工作面，利于及时做拱部初期支护以增强开挖工作面的稳定性，核心土及下部开挖在初期支护保护下进行。说明：先开挖上半断面环形1后立即施作初期支护I；再开挖上半断面核心土2及开挖下半断面中槽3；然后开挖下半断面两侧土4后立即施做初期支护II；仰拱III及时封闭成环；最后进行二次衬砌IV施工。图2 隧道分步施工顺序图一般环形开挖进尺控制在0.5 1.0m，土质较好时，开挖进尺一般能达到12m，上下台阶距离一般控制在46m左右，这样不仅有利于施

5、工安全，而且有利于上台阶出土。上半断面采用人工及风镐配合开挖，机动翻斗车运输，由掌子面弃到下断面运出，开挖1工序后及时进行I工序初期支护，再开挖2工序。下半断面用挖掘机开挖，自卸车运输，先开挖中槽3工序，拉开一定距离后（中槽不宜挖得太长），再开挖4工序，及时进行初期支护。初期支护必须紧跟开挖进行，开挖完后及时施作仰拱封闭成环。3.初期支护施工（1）施工程序：测量定位钻孔锚杆支护喷混凝土安设钢拱架挂设钢筋网喷混凝土（2）通过对地质及支护状态、隧道周边位移、拱顶下沉、地表沉陷、钢拱架应力、锚杆拉拔力等的监控量测，判断支护是否稳定与可靠，必要时调整支护参数。（3）开挖断面达到要求尺寸，及时出碴后立即

6、初喷混凝土45cm，然后打设锚杆，再按设计要求安装钢拱架、挂钢筋网、最后分层复喷混凝土直到厚度。拱架与开挖轮廓之间所有间隙必须用喷射混凝土充填密实。先喷拱架与轮廓之间间隙，再喷拱架周围，最后再喷拱架之间。（4）锚杆采用早强砂浆锚杆体系或药包早强锚杆；锚杆间距一般情况下取1m，拱脚处需设锁脚锚杆；锚杆长度取决于围岩类别和开挖后的塑性区域，在软弱围岩中布置的系统锚杆，锚杆的长度应穿透软弱层和破碎体，固定在塑性区域以外。实践和理论分析证明，在黄土地区修建隧道时，锚杆的设置是必要的。（5）钢拱架的受力情况比较复杂，钢拱支护仍是必要的。钢拱架采用型钢刚架，对类围岩，间距可取1.2m，对类围岩，间距可取1.5m。4.防水及衬砌结构施工（1）二次衬砌施工时应满足的要求：水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d，或拱顶位移速率小于0.15mm/d；施做二次衬砌前的收敛量已达总收敛量的80%以上。（2）开挖支护完成后，在初期支护表面抹砂浆找平，再铺设一层土工布，后铺设防水板。（3）防水层铺设完成以后，绑扎钢筋，架设整体式模板台车，浇灌二次衬砌混凝土。（4）二次衬砌施工应尽量采用整体式模板台车施工，以提高工效和质量。5.防排水措施（1）采取洞内设集水坑和排水沟的排水设施，将洞内水引排至洞外。（2）在洞顶设置排水沟，将洞顶水疏排至