复杂地质长大黄土隧道施工技术研究

1、复杂地质长大黄土隧道施工技术研究以西平铁路1标黄土隧道施工为例,探讨长大黄土隧道的施工技术。从洞口开挖及边仰坡临时防护、洞身开挖及初期支护、通风防尘及施工运输等几方面进行了论述复杂地质条件下黄土隧道的施工技术。1工程概况西平铁路11标位于于陕西省省咸阳市市境内,黄土隧隧道大小小共3座,其中丁丁家山隧隧道长57774米,为西平平铁路1标最长长的黄土土隧道,隧道在在洞身中中部设斜斜井一座座。丁家家山隧道道地貌上上属于黄黄土残塬塬区，主主要地层层为第四四系全新新统冲积积黏质黄黄土、上上更新统统风积黏黏质黄土土、中更更新统风风积黏质质黄土。黏黏质黄土土以黏粒粒为主，多多孔隙，直直立性强强，上部部具有湿

2、陷性性。柱状状节理发发育,易坍塌塌、掉块块,成洞性性差。2具体施施工技术术2. 1洞口开开挖及边边仰坡临临时防护护黄土隧道施施工首先先要考虑虑确保进进洞施工工的安全全,因此,洞口开开挖边仰仰坡坡度度的选择择、临时时防护及及超前支支护参数数的选定定相当重重要。以以丁家山山隧道出出口为例例,丁家山山隧道出出口位于于一突出出黄土梁梁咀上。洞洞口里程程为DK555679，洞口口仰坡坡坡率为1：1，采用用分级开开挖，每每级边坡坡高8米。经现场核核实地形形情况，洞门挖挖方作业业场地狭狭小，且且高陡，洞洞口段隧隧道线路路左侧覆覆盖土体体较薄，局局部有松松散堆积积土，且且存在偏偏压，影影响洞门门及洞口口段隧道

3、道结构安安全。依依据实际际地形条条件，洞洞口里程程变更为为DK555657，即洞洞口里程程向小里里程方向向移222m，洞口仰仰坡高，仰坡坡率变更为1：1.25，采用分级开挖，每级边坡高8米，边仰坡采用骨架护坡防护。2. 2超前支支护超前支护参参数根据据黄土类类别的不不同进行行选定,洞口土土质为松松散的新新黄土,采用超超前大管管棚进行行支护,洞身地地段超前前支护采采用42超前小小导管，而且注浆固结效果好,其参数:水泥浆水灰比11,最大注浆压力均为1.0MPa , 试验发现新黄土中浆液扩散半径大于50cm,老黄土中仅为2cm。超前大管棚施工时,其联结部位必须确保有足够强度及刚度,施工中优先考虑丝扣

4、连接,也可以套管焊接,不允许两钢管直接对焊使用。2. 3洞身开开挖丁家山隧道道原设计计为单一一黄土隧隧道,施工中中出现了了灰岩地地层,并存在在大量的的土石分分界地层层。考虑到到黄土隧隧道的特特殊性，结结合现场场施工实实际情况况，从黄黄土隧道道过度至至石质隧隧道围岩岩共出现现四种情况况：纯黄黄土断面面；土石石分界断断面；灰灰岩断面面（拱顶顶灰岩厚厚度小于于10米）；灰灰岩断面面(拱顶灰灰岩厚度度大于110米)。根据据以上四四种情况况开挖方方法对应应四种方法法：上下下台阶预预留核心心土法；土石分分界施工工法；台台阶爆破破法；全全断面爆爆破法。2.3.11纯黄土土断面由于黄土隧隧道属于于软质围围岩,

5、多为、级围岩岩,最忌扰扰动,尤其围围岩柱状状节理发发育时,极易坍坍塌、掉掉块,成洞性性差,故严禁禁爆破开开挖,施工中中一般采采取短台台阶法、弧弧形导坑坑预留核核心土的的方式进进行,核心土土的留设设可对掌掌子面土土体处于于三向应应力状态态,从而对对掌子面面土体起起加固作作用,如图所所示,以丁家家山隧道道为例,开挖中中先以挖挖掘机挖挖除核心心土周边边的土体,然后人人工修整整轮廓线线周边22030ccm土体体,以避免免出现大大的超欠欠挖,当局部部夹含少少量钙质质结构、土土质较为为坚硬时时,以风镐镐辅助作作业。2.3.22土石分分界施工工法土石分界施施工法主主要适用用于隧道道断面上上部为黄黄土，下下部

6、为灰灰岩地段段。上部采用人人工配合合挖掘机机的方法法开挖。下下部施工工时采用用弱爆破破的方法法,下部左左右两侧侧分开爆爆破，最最大程度度减小爆爆破震动动。上台台阶控制制在5m左右。下下部左右右两侧分分开爆破破的间距控控制在2榀拱架架间距以以内。为为保证拱拱顶不易易产生失失稳、坍坍塌现象象，爆破破时严格格控制好好炮眼的的深度、数数目以及及装药量量等。2.3.33台阶爆爆破法台阶爆破法法适用于于拱部覆覆盖层小小于10米的全断断面灰岩岩地段。因受强风化化灰岩地地层影响响，拱部部灰岩覆覆盖层稳稳定性较较差,采用台台阶法爆爆破。开开挖时先先爆破上上台阶，之之后再爆爆破下台台阶。上上下台阶阶错开55m左右

7、右。为控控制隧道道断面爆爆破掏槽槽时产生生的垂直直震动速速度，选选择先引引爆掏槽槽眼，再再进行上上半断面面爆破的的方法。下下部施工工时采用用弱爆破破的方法法，左右右两侧分分开爆破破。2.3.44全断面面爆破法法全断面爆破破法适用用于拱顶顶覆盖层层大于110米的灰岩岩地段。全断面爆破破法是整整个断面面按设计计爆破参参数同时时爆破的的方法。爆爆破完成成后为消消除围岩岩应力集集中和掉掉块现象象，及时时初喷。严严格按照照设计参参数安装装药包锚锚杆。不不需要安安装超前前支护和和初支钢钢架。2. 4初期支支护黄土隧道拱拱部土体体自稳性性差,易坍塌塌及掉块块,故支护护必须紧紧跟。根根据“短进尺尺、强支支护、

8、勤勤量测、早早成环”的施工工原则,每循环环开挖后后应立即即施作锚锚喷挂网网联合支支护,认真进进行初喷喷作业,初喷厚厚度为4cm,特别对对于黄土土隧道施施工而言言，初喷混混凝土能能迅速封封闭岩面面,减少围围岩暴露露时间,又能增增强拱圈圈的自承承能力。喷喷射混凝凝土时,分多次次复喷至至设计厚厚度,这样可可以保证证喷射混混凝土的的施工质质量,又能减减少回弹弹,节约施施工成本本。施工中在拱拱架底部部增设混混凝土垫垫块塞实实,以避免免拱架及及初期支支护不必必要的沉沉降;拱架连接接螺栓必必须上齐齐并拧紧紧,骑缝焊焊接饱满满,并且考考虑预留留沉落量量及二衬衬净空扩扩大量应应加大拱拱架圆弧弧半径,以确保保二衬

9、施施工前初初期支护护净空满满足规范范要求。2. 5落底成成环当掘进施工工进尺达达到510m,必须须进行落落底成环环施工。落落底成环环施工要要谨慎、科科学组织织,左右侧侧错开一一定距离离分别落落底,避免两两侧同时时落底,造成拱拱架悬空空引起大大的沉降降,拱架落落底时拱拱架底部部要支立立牢靠并并及时回回填。每每次拱架架落底不不宜太长长,洞口段段每次112榀,其他段段则按223榀进行行控制。以以丁家山山隧道为为例,上导坑坑、落底底成环及及仰拱施施工均保保持12215mm的间距距。2.6仰拱拱及二衬衬施工控控制仰拱采用挖挖掘机开开挖，仰仰拱开挖挖时要随随时注意意初支变变形情况况，距拱拱脚50ccm左右

10、处处采用人人工开挖挖，防止止机械碰碰撞初支支钢架。仰仰拱开挖挖后关键键环节是是“及早闭闭合成环环”。仰拱混混凝土采采用全幅幅整体灌灌筑,利用移移动栈桥桥解决洞洞内出土土进料与与仰拱施施工之间间的干扰扰问题。在仰拱填充充施工完完毕后，立立即施作作拱墙防防水和钢钢筋绑扎扎，防水水与钢筋筋采用移移动平台台进行，平平台长度度10m。钢筋绑绑扎完毕毕，检查查合格后，台台车就位位，立设设堵头模模板，灌灌注砼。二次衬砌台车距离掌子面距离不得超过70m。2. 7通通风防尘尘通风防尘的的作用是是稀释和和排出洞洞内空气气中的粉粉尘，隧隧道施工工通风主主要采用用长管路路独头压压入式通通风方案案。在隧隧道进出出口每个

11、个工点洞洞口外设设2555KWW轴流通通风机，施施工初期期采用单单机通风风，后期期采用双双机通风风。风筒筒采用15000mmm柔性风风筒。由由于丁家家山隧道道斜井进进入正洞洞后分别别向两个个方向施施工,在洞口设2台2555KWW轴流通通风机，风风筒采用用13000mmm柔性风风筒,前期斜斜井施工工时采用用一台2555KWW轴流通通风机,进入正正洞后两两台风机机分别向向两个方方向进行行送风。同时采取综合防尘技术，洞内每天喷雾洒水，可显著的减少产尘量和防止尘土飞扬。实践证明，坚持适量的洒水，可减少粉尘,确保洞内空气清新，创造良好的劳动环境。2. 8施施工运输输丁家山隧道道施工采采用无轨轨运输方方案

12、。开开挖施工工采用挖挖掘机或或装载机机配合装装碴，由由自卸汽汽车运输输至弃碴碴场；隧隧道砼衬衬砌施工工采用砼砼搅拌运运输车向向洞内运运送砼。为了加快施工进度，保证隧道工期，在隧道内每300m将大避车洞加宽、加大，在避车洞内错车，解决了长大单线隧道在洞内的错车问题。此处大避车洞及两侧正洞二衬待开挖贯通后统一施工。3施工中的的监控措措施监控量测工工作紧跟跟开挖、支支护作业业。丁家家山隧道道每组监监控点共共布设5个监控控点，其其中拱顶顶一个沉沉降观测测点，拱拱腰与拱拱脚各设设一对收收敛观测测点。布布点采用用22钢筋，钢钢筋埋入入围岩深深度不小小于1m，穿过过初期支支护时用用塑料套套筒隔绝绝与初期期支护的的所有联联系。施施工中技技术人员员每天根根据监测测结果及及监控点点与掌子子面关系系，确定定监控频频率。4 确保黄黄土隧道道施工安安全关健健要点施工安全是是隧道施施工的灵灵魂，长长大黄土土隧道地地质条件件复杂，工工期压力力大，确确保旗安安全的压压力更加加巨大。快快速度、高高质量完完成初期期支护和和二次衬衬砌，严严格控制制步长关关系，确确保施工工安全，是加快施工进度的关键。仰拱距掌子面距离不超过40米，二衬距掌子面距离不超过70米，作为一项纪