高速公路大断面砂质黄土隧道施工方法

1、高速公路大断面砂（黏）质黄土隧道施工方法1 工程概况某高速公路一标段通过黄土地区，该标段地层主要为第四系全新统冲积砂（黏）质黄土、砂类土及碎石类土，上更新统风积砂质黄土、冲积粉质黏土、砂质黄土、砂类土及碎石类土，中更新统风积黏质黄土，冲积碎石类土，下更新统冲积黏质黄土，底部为上第三系泥岩。特殊岩土主要为湿陷性黄土、松软土及膨胀岩。2 黄土隧隧道湿陷陷性成因因及特点点黄土地区岩岩层，自上而而下一般般为新黄黄土、老黄土土、第三系系泥岩。新黄土土土体疏疏松，虫孔及及针孔发发育，透水性性好，具有自自重湿陷陷性。湿陷性性是黄土土的一种种特殊的的工程地地质性质质：在自重重或外部部荷载下下，受水浸浸湿后结结

2、构迅速速破坏发发生突然然下沉。引起湿湿陷的原原因是因因为黄土土以粉粒粒和亲水水弱的矿矿物为主主，具有大大孔结构构，天然含含水率小小，由具有有黏粒的的强结合合水连结结和盐分分的胶结结连结，在干燥燥时，可以承承担一定定荷载而而变形不不大，但浸湿湿后，土粒连连结显著著减弱，引起土土体结构构破坏产产生湿陷陷变形。3 开挖工工法3.1 黄黄土隧道道开挖施施工工法法比较开挖工法应应根据地地质情况况和地层层加固情情况确定定，实施中中根据地地质情况况和量测测成果及及时调整整工法。超前加加固，在黄土土层水量量大地层层，须对围围岩进行行超前加加固，确保安安全施工工。围岩加加固经常常采用注注浆的施施工方法法。注浆法

3、法主要分分全断面面注浆和和局部注注浆两种种。该黄土土隧道施施工中，主要施施工工法法有三台台阶法、三台阶阶七步法法、三台阶阶临时横横撑法。三台阶阶法：适用于于稳定性性较好、强度较较高的围围岩，如泥岩岩。围岩级级别一般般在b以下。三台阶阶七步法法：适用于于具有一一定的稳稳定性，强度一一般的围围岩，如q2的黏黏质黄土土、中砂等等。围岩级级别一般般在b-a 之间间。三台阶阶临时横横撑法：适用于于具有稳稳定较差差，强度一一般的围围岩，特别是是如q22的黏质质黄土、中砂等等。围岩级级别一般般在a-e之间。在洞口口浅埋，跨越冲冲沟多用用该工法法。在该黄土隧隧道施工工中，最常用用的工法法为三台台阶七步步法。究

4、其原原因有以以下三点点：第一，该公路路黄土隧隧道的地地质情况况较适合合该工法法； 第二，该工法法工效较较高，在不需需投入临临时支护护的前提提下，能基本本保证开开挖施工工的安全全；第三，循环进进尺时间间相对较较短，进度能能够得到到有效保保证。3.2 三三台阶七七步法控控制要点点目前，大断断面黄土土隧道，多采用用三台阶阶七步法法，但关键键要点未未控制好好，也会出出现初支支侵限、坍方等等问题，该工法法技术要要求如下下：（1）上台阶阶每循环环开挖进进尺，级围岩岩不大于于1 榀钢钢架，级不大大于2榀。边墙开开挖进尺尺不大于于2 榀。各台阶阶左右侧侧应错开开两榀拱拱架以上上。（2）仰拱开开挖前，必须完完成

5、钢架架锁脚锚锚杆（管），每循循环开挖挖进尺不不大于33m。初期支支护封闭闭成环位位置距掌掌子面距距离不应应超过330m。，级围岩岩二衬离离掌子面面不超过过70m，级围岩岩二衬离离掌子面面不超过过90mm。（3）上中下下台阶的的高度分分别为55m，3m，3m，核心土土长度不不能小于于3m，台阶马马口左右右侧必须须错开，单侧台台阶的宽宽度不能能小于22m。4 开挖方方法大断面黄土土隧道以以机械开开挖为主主，人工辅辅助修边边。在遇到到第三系系弱风化化的泥岩岩时，机械开开挖进度度较慢，此时，可采用用松动爆爆破配合合机械开开挖。该公路路此标段段开挖常常用的机机械有三三种，分别为为挖掘机机、松土器器、铣挖

6、机机。三种机机械有着着不同的的适用地地层及开开挖部位位，而且有有一定的的互补性性。以下分分别介绍绍黄土隧隧道施工工时三种种机械的的适用性性。4.1 挖挖掘机开开挖挖掘机开挖挖是黄土土隧道开开挖施工工中最常常用的一一种开挖挖方式，主要适适用于第第四系砂砂（黏）质黄土土。这种土土体较为为松散，强度较较低，一般为为1501800kpaa。开挖机机械仅采采用挖掘掘机就能能满足施施工需要要，开挖速速度控制制在3.5m/h较为为适合。若因围围岩强度度高，挖掘机机开挖较较为困难难，开挖时时间增长长时，则应选选择松土土器。4.2 松松土器开开挖松土器具有有破碎、翻松功功能，且有功功能互换换的松土土器分为为挖掘

7、机机用松土土器和推推土机用用松土器器，其中挖挖掘机松松土器也也叫斗钩钩，设置一一个整体体铸造的的松土齿齿，上部有有耳孔，分别与与斗杆和和铲斗缸缸相铰接接，齿尖前前端有硬硬合金堆堆焊的齿齿帽。当液压压缸的活活塞杆伸伸出时，推动齿齿尖强制制插入并并翻动土土壤。开挖时时先通过过松土器器将硬土土层进行行松动后后，再换上上挖机斗斗进行开开挖，一般适适用于老老黄土或或全风化化泥岩地地层中。当围岩岩强度为为2003000kpaa时，开挖速速度控制制在45m/h较为为适合，当围岩岩强度高高，松土器器开挖较较为困难难，开挖时时间增长长时，则可考考虑更换换为铣挖挖机。4.3 铣铣挖机开开挖铣挖机可以以安装在在任何

8、类类型的液液压挖掘掘机上，能够高高效替代代挖斗、破碎锤锤、液压剪剪等器械械，铣挖机机应用于于露天煤煤矿、隧道掘掘进及轮轮廓修正正、渠道沟沟槽铣掘掘、沥青混混凝土路路面铣刨刨、岩石冻冻土铣挖挖、树根铣铣削等方方面。铣挖机机在施工工中的应应用，为隧道道开挖提提供了一一种崭新新的施工工方法。在黄土土隧道隧隧道施工工中，铣挖机机较适合合的岩层层为第三三系强（全）风化泥泥岩，围岩强强度为33004000kpaa，将铣挖挖机和松松土器配配合进行行开挖施施工，开挖速速度应控控制在334m/h。其中上上台阶全全部采用用铣挖机机开挖，时间约约1.55小时；下台阶阶首先采采用松土土器进行行开挖中中间部位位，然后再

9、再使用铣铣挖机修修边，开挖时时间约11.5小小时。如果上上台阶开开挖完成成后，立即进进行初支支立架施施工，还可以以缩短施施工时间间。采用铣铣挖机进进行周边边的铣削削施工，对超欠欠挖的控控制效果果较好。4.4 松松动爆破破开挖当黄土隧道道围岩强强度进一一步增强强，比如第第三系弱弱风化泥泥岩，强度达达到4000 kkpa 以上时时，则可考考虑采用用松动爆爆破，当爆破破松动围围岩后，再采用用机械开开挖。此时，松动爆爆破效果果尤为关关键，它直接接决定了了开挖循循环时间间。以吴家家岔隧道道进口爆爆破施工工为例，仅上台台阶采用用松动爆爆破施工工，其余仍仍采用机机械开挖挖，每循环环进尺22.5mm左右。爆破参参数的选选定：选择适适当的爆爆破参数数，布置合合理的炮炮眼孔位位和炮眼眼数量，以保证证爆破效效果和安安全生产产，节约成成本，提高经经济效益益。单位炸炸药消耗耗量是计计算炮眼眼数目的的重要依依据。爆破参参数的确确定，