保留核心土法开挖大跨度黄土隧道施工技术

1、保留核心土法开挖大跨度黄土隧道施工技术1工程概况新庄岭隧道位于谗(口)兰(州)高速公路CL7合同段内，是该线最长的一座隧道。该隧道分上下行线，上行线长1455m，下行线长1422m，总计全长2877m。设计为单心圆断面，I类围岩开挖宽度13.2m，高度9.5m，面积106.7m2；类围岩开挖宽度13.1m,高度9.4m，面积101.1m2。衬砌采用复合式，分两次模注砼，一次衬砌为变截面结构，厚度为5070cm(I类围岩)、4565cm(II类围岩)；二次衬砌为等截面结构，厚度均为35cm，衬砌后内径为555cm。新庄岭隧道道地处黄黄土山梁梁，地形形起伏大大，山梁梁大致呈呈南北走走向，基基本与线

2、线路方向向正交，梁梁顶窄长长面平缓缓，两侧侧为深切切沟谷，西西安侧山山坡较陡陡，自然然坡度70，兰州州侧山坡坡较缓，自自然坡度度50。隧道道最大埋埋深94m，最小小埋深17m。2开挖方方案隧道开挖遵遵循“短开挖挖，强支支护，勤勤量测，紧紧封闭”的原则则。隧道道上下行行线进出出口共四四个工作作面同时时作业，针针对不同同地质条条件采取取不同的的开挖方方法。洞口类围围岩浅埋埋段采用用矿山法法双侧壁壁导坑先先墙后拱拱法施工工。类围岩深深埋段及及类围岩岩采用矿矿山法正正台阶先先拱后墙墙法施工工，拱部部采用开开挖1.88m宽环形形带保留留核心土土法开挖挖，开挖挖后即施施行一次次模注衬衬砌。侧侧墙马口口采用

3、四四步跳跃跃法施工工，中间间4m宽，修修成斜坡坡道，以以保证上上半断面面同时施施工。3施工方方法及工工艺要点点类围岩采采用正台台阶先拱拱后墙，拱拱部采用用环形开开挖施工工的理由由：工作作面多，进进度快，拱拱部环形形开挖保保留核心心土，能能保证围围岩稳定定，避免免坍方，便便于支撑撑，施工工安全。3.1 上上导坑开开挖根据黄土地地质特性性和施工工工期要要求，为为避免塌塌方，上上导坑采采用每循循环掘进进2.44m，并根根据土质质的松密密程度，随随时调整整为1.22m或1.00m开挖，贯贯彻短开开挖原则则。每个个掌子面面配备10榀钢拱拱架，640块1200cm30ccm钢模板板，一台台挖掘机机，一台台

4、装载机机，6台出碴碴运输车车。其工工艺要点点如下：(1)先开开挖拱顶顶环形I部拱部开挖由由开挖工工班负责责施工，工工班人数数7人。用用羊镐沿沿开挖轮轮廓线由由上向下下依次开开挖，配配合铁钯钯将松土土扒离掌掌子面，每每次掘进进2.44m。拱顶顶中心处处掌子面面要向前前多掘进进0.55m，以备备砼一次次支护封封顶时使使用。如果开挖时时发现顶顶部土体体有裂纹纹或疏松松现象，应应边开挖挖边支撑撑，支撑撑采用杨杨木背板板加40钢管，钢钢管底部部撑在核核心土上上。(2)管棚棚超前支支护黄土隧道土土质比较较松散，开开挖后易易形成分分层坍塌塌，层厚厚一般为为2060ccm之间，故故需较强强的初期期支护，而而且

5、以采采用管棚棚方案比比较适宜宜，因为为钢管与与超前注注浆锚杆杆相比较较，一是是直径大大，与土土体接触触面积大大；二是是与土体体接触密密贴，没没有空隙隙，有利利于力的的传递。而而注浆锚锚杆直径径和刚性性比较小小，当注注浆时，由由于水泥泥浆内的的水份对对锚杆周周围的土土体侵蚀蚀，使土土体湿陷陷，周围围形成空空洞，起起不到对对土体的的有效支支撑。在拱顶环形形I部开挖挖完毕后后，立即即进行管管棚施工工，这样样，便于于施工人人员不用用搭设脚脚手架即即可达到到管棚的的高度。管管棚采用用40钢管，长长度3.44m。先用用煤电钻钻沿开挖挖轮廓线线在掌子子面上打打眼，孔孔眼间距距35ccm，深度2400cm。然

6、后后用大锤锤将钢管管沿孔眼眼打入前前方土体体中，钢钢管外倾倾角为16左右。(3)开挖挖部超前管棚打打完后，紧紧接着进进行部开挖挖，断面面尺寸1.88m44.555m，导坑坑一次掘掘进2.44m。开挖挖方法为为人工配配合机械械。为有有效缩短短施工循循环时间间，科学学合理安安排工序序，此时时，出碴碴工序应应同步进进行。出出碴采用用无轨式式运输，柳柳州产ZL550装载机机装碴，小小松山推推PC2200挖掘机机配合。首先，用挖挖掘机将将一侧部的土土体由上上至下开开挖1.0m，并将将土扒出出核心土土范围以以外，便便于装载载机装碴碴。开挖挖时将掌掌子面和和侧面开开挖轮廓廓线处预预留50ccm厚土体体，原因

7、因是挖掘掘机开挖挖时对土土体的振振动比较较大，如如果直接接按轮廓廓线开挖挖势必造造成土体体坍方，形形成超挖挖。然后后，人工工用羊镐镐将予留留的50ccm厚土体体沿轮廓廓线开挖挖，边开开挖边支支撑，同同时装载载机将先先前挖掘掘机扒出出的土装装车出碴碴，而此此时，挖挖掘机则则换至另另一侧部进行行开挖，方方法同前前。如此此左右侧侧反复交交替开挖挖和出碴碴，直至至开挖到到拱脚处处为止。这这样开挖挖和出碴碴可同时时完成。注注意开挖挖时，拱拱脚处至至少留20ccm深土用用人工开开挖，严严禁拱脚脚超挖，防防止因拱拱脚原状状土被破破坏造成成砼衬砌砌时拱架架下沉。(4)开挖挖部(核心土土整形)格栅支撑安安设完毕

8、毕后，用用挖掘机机将部土挖挖除，核核心土顶顶面修成成平台，平平台沿隧隧道方向向纵向宽宽度3.66m，并在在核心土土的中间间高处再再修一纵纵向宽度度约为1.22m的二级级平台，以以备一次次模注砼砼人工上上料时使使用。这这样核心心土沿隧隧道纵向向方向长长度约为为5.00m，对前前方掌子子面土体体起到了了有效的的支撑作作用。(5)测量量放样和和立钢拱拱架拱部开挖完完毕后，由由测量班班进行一一交衬砌砌宽度和和拱脚标标高放样样。然后后由立模模工班按按放样点点位将钢钢拱架立立好。钢钢拱架应应用不小小于20a的工字字钢制作作，否则则施工中中易变形形，钢拱拱架分两两节拼装装，在拱拱顶处设设间隔铁铁，通过过夹板

9、连连接成一一整体。模模板采用用1200cm30ccm钢模。挡挡头模板板用木模模制作。如如果采用用建筑模模板，应应将模板板边缘的的横肋改改成坡角角形式，以以防模板板与模板板之间密密贴不严严，发生生漏浆，影影响砼质质量(6)模注注砼一次次衬砌初初期支护护黄土隧道在在开挖后后30小时内内围岩变变形比较较大，如如不及时时支护，极极易发生生塌方。故故开挖结结束后，应应立即进进行砼初初期支护护。砼施施工采用用机械拌拌合，运运输车运运输，人人工上料料，插入入式振动动棒捣固固的施工工方法，左左右交替替浇注。每每个洞口口外设置置一台JS5500型强制制式自动动计量拌拌合机一一台，通通过运输输车将搅搅制好的的砼运

10、至至掌子面面，用人人工浇注注。砼封封顶时应应注意将将顶部捣捣固密实实，并用用自制小小铲从挡挡头模板板处将砼砼填塞密密实。砼养生采用用高压水水枪，将将水雾化化洒至砼砼表面，进进行洒水水养生。3.2 下下导坑开开挖下导坑边墙墙施工与与上导坑坑之间的的距离保保持为6080m为宜，距距离过短短影响上上导坑机机械作业业，距离离过长，致致使已施施工的拱拱部下沉沉和收敛敛量偏大大，造成成二次衬衬砌厚度度不够，影影响下步步工序施施工。下导坑边墙墙施工采采用四步步跳跃法法。使左左、右边边墙错开开，每个个马口开开挖长度度为2.44m。先用用挖掘机机挖中槽槽，中槽槽宽度4.00m，长度20m，不易易过宽、过过长，宽

11、宽度原则则上能保保证上导导坑施工工机械通通过即可可，否则则左、右右拱脚下下的土体体由于受受到拱圈圈的挤压压，向中中槽处靠靠拢，容容易使拱拱圈下沉沉，严重重者可使使拱圈砼砼产生裂裂缝，中中槽挖成成斜坡形形式，使使上、下下导坑连连接。然然后用人人工左、右右错开开开挖马口口。边墙的格栅栅支撑应应与拱部部格栅上上、下对对正，并并按施工工规范要要求进行行焊接。格格栅安设设完毕后后，对拱拱脚表面面的砼进进行凿毛毛，并用用钢刷清清理干净净，最后后模注砼砼一次衬衬砌。封封口用干干硬性砼砼人工分分次填满满捣实。4I类围围岩浅埋埋段矿山山法双侧侧壁导坑坑先墙后后拱法施施工采用此法施施工的理理由：洞洞口浅埋埋段土体

12、体软弱，易易坍塌，用用此法施施工可以以保证施施工安全全和避免免拱部下下沉。新新庄岭隧隧道上行行进口、下下行出口口洞口段段各10m，均采采用此法法施工。施施工工艺艺如下：(1)挖两两个侧壁壁导坑，导导坑断面面尺寸4.00m33.0mm(宽高)，成拱拱形，导导坑一次次掘进2.00m，采用人人工开挖挖。(2)架立立边墙格格栅支撑撑，立模模浇筑一一次衬砌砌。(3)人工工开挖拱拱部环形形部位，宽宽度1.88m留核心心土。并并打40超前管管棚，管管棚长3.00m，间距35ccm。(4)打40超前管管棚，钢钢管长3.00m，间距35ccm。(5)架立立格栅支支撑。格格栅采用用20ccm220cmm钢花拱拱，

13、每米米1榀。设设纵向连连接筋。(6)立模模浇筑一一次砼衬衬砌。5主要技技术对策策5.1 拱拱部沉降降和拱脚脚收敛的的控制黄土隧道与与石质隧隧道的最最大不同同点之一一就是拱拱部沉降降和拱脚脚收敛比比较大。针针对这种种情况采采取了以以下措施施。(1)监控控量测在隧道施工工过程中中，从第第一组衬衬砌开始始，一个个断面内内在拱顶顶和两个个拱脚处处用膨胀胀螺栓埋埋设三个个观测点点。用收收敛计和和水平仪仪分别观观测拱脚脚水平收收敛值和和拱顶下下沉值。随随着隧道道施工的的前进，每每隔10m做一个个观测断断面，最最前端的的一个断断面紧跟跟掌子面面。观测测时间为为：前7天每天天观测，以以后1个月内3天观测测一次

14、，最最后每月月观测一一次。通过观测发发现在拱拱部一次次衬砌施施工完毕毕至边墙墙开挖前前，拱顶顶下沉为为68cm，拱脚脚收敛为为12cm。在边边墙开挖挖后拱部部发生第第二次下下沉，下下沉量为为68cm，收敛敛量基本本不变。根据观测结结果及时时反馈至至施工中中去，将将原有预预留沉降降量15ccm变为17ccm。有效效地保证证了二次次衬砌的的厚度。(2)及时时封闭仰仰拱据施工中量量测数据据表明，在在一次砼砼初期支支护完成成后，隧隧道拱顶顶下沉约约1216ccm。为避避免继续续变形，应应及时对对砼初期期支护实实行仰拱拱砼封闭闭。(3)及时时封闭二二次衬砌砌永久支支护在一次衬砌砌封顶时时，由于于受工作作面的限限制和人人工操作作因素影影响，可可能造成成封顶砼砼不密实实。而两两侧拱腰腰处的向向内挤压压力很大大，如果果二次砼砼永久支支护不及及时，容容易在拱拱顶造成成裂缝。(4)加设设锁脚锚锚杆在拱脚处每每侧加设设2根锁脚脚锚杆，锚锚杆为40钢