T黄土隧道施工技术总结

黄土隧道施工技术总结2010年度科技论文发布会汇报xxxx局集团x公司xx通道x分部发表人:xxx摘要：

针对山西中南部铁路通道xxxx-x标隧道地质结构，隧道建设中切坡引起边坡及隧道的变形，其稳定性受到不同程度的影响，分析对比四种开挖法的主要技术特点，确定采用三台阶七步开挖法进行施工。分析施工重点，提出监控量测、超前支护、及时封闭仰拱、及时封闭二次衬砌永久支护、加设锁脚锚杆、预防塌方等安全保证措施以及质量保证措施。关键词：黄土隧道；三台阶七步开挖法；注意事项；保证措施；中南通道工程概述

晋中南铁路通道是我国“十一五”铁路建设重点工程，是连接我国东西部的重要煤炭资源运输通道，是我国也是世界上第一条按万吨重载铁路标准建设的铁路，设计时速120km/h，是国家中长期铁路网规划的重要组成部分。山西中南部铁路通道xxxx-5标段一分部负责施工段起止里程为DK198+350～DK210+546.8，全长12.197km。共有7隧（沙塘2#隧道、麻家庄隧道、东卫隧道、高家坡1号隧道、高家坡2号隧道、郭家村隧道、二郎坡隧道），其中超过1km长隧道3座。隧道位于吕梁山黄土峁梁区，地形起伏大，冲沟发育。隧道进出口端均为老黄土，山顶上覆盖厚层黄土，下伏三叠系下统和尚沟组砂岩夹泥岩。1、进洞施工前的必要条件

进洞之前的坡面处理要必须做好，不管是否处于滑坡体，原地质条件如何。重点注意洞顶的大块土疙瘩，有时候考虑不周到，而其对洞身的偏压非常严重，所以要提前做好卸载。洞口段一定要尽早的初期支护成环，甚至更早施工仰拱，掌子面不得冒进太快。二衬台车尽快准备，有条件早施工的最好。做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水浸蚀洞体周围，造成土体坍塌。2、施工方案的确定

黄土隧道工程地质条件较差，施工断面大，确立施工方案必须遵循以下原则：重地质、管超前、短开挖、强支护、快封闭、早成环。CD法、CRD法和双侧壁导坑法的各部开挖及支护自上而下，步步成环，及时封闭，各分部封闭成环时间短，但分布较多，施工速度慢，不利于机械化作业，后续的开挖和拆除支护对前面施工形成的力学平衡体系产生影响，围岩应力状态多次改变，可能会出现较大的变形量。其施工面多，作业干扰大，拆除临时支撑安全性差。

三台阶七步开挖法在隧道开挖过程中分上、中、下台阶和仰拱4部分，前后左右7个不同的开挖面相互错开并同时开挖、同时支护，形成支护整体，缩短作业循环时间，逐步向纵深挖掘。其实质是台阶开挖法的一种，拱部采用环形开挖预留核心土，利用核心土施压掌子面，中部和下部也是先开挖两侧，保持中部土体不动，保证掌子面稳定。

三台阶七步开挖法主要技术特点如下。施工空间大，大型施工机械可在多个作业面平行施工，工效高。部分软岩地段可采用挖掘机直接开挖下半部断面，减少对围岩扰动。在地质结构复杂多变、软硬围岩相间的隧道中，施工方法调整灵活，进度稳定，工期保障性强。适应不同跨度和多种断面形式，不需拆除临时施工支护，节省投资。混凝土仰拱超前施作，便于初期支护及时闭合，改变洞内作业、运输环境。全断面一次施作防水层和灌筑混凝土衬砌，确保混凝土衬砌施工质量。无需增加特殊设备，投入少，操作性强，易推广。

通过对施工方法的分析比选，确定采用三台阶七步开挖法开挖。3、施工控制重点

三台阶七步开挖法为平行流水作业，采用分步平行开挖和施作拱墙初期支护，仰拱超前施作及时闭合，构成稳固的初期支护体系，保护围岩的天然承载力，有效抑制围岩变形，并通过量测监控系统信息反馈，指导施工和及时调整支护参数与混凝土衬砌时间。浅埋和含水量较大地段设置超前小导管。根据开挖情况减小环向设置间距，直到消除拱部开挖掉块现象为止。深埋和地质情况较好地段开挖时无掉块现象可不设置。开挖时严格控制欠超挖。机械开挖时应预留30cm由人工开挖，减少对围岩的扰动，并保证岩面圆顺，及时初喷4cm厚混凝士以封闭暴露围岩，增强岩体整体性，为初期支护后续工作争取安全时间。严格控制钢架加工质量，减少安装拼接时间，保证安装质量。钢架间应连接牢固，必要时可加焊钢筋。设置锁脚锚管管是保证初期期支护安全的的重要措施。。试验和量测测表明，拱脚脚和墙脚初期期支护受到较较大竖向与侧侧向压力，锁锁脚锚管可保保证工字钢受受到侧向力时时不向洞内位位移，同时起起到抑制拱架架整体下沉作作用，保证初初期支护结构构在施工过程程中受力稳定定。根据实际际变形情况，，每分节处锚锚管可由设计计的2根增为4根，同时应确确保锁脚锚管管与钢架的焊焊接质量。扩大拱墙脚是是减少拱顶下下沉的有效措措施。扩大拱拱墙脚增大承承压面积，有有利于施工过过程中竖向压压力的传递，，也有利于该该节点横向受受力的稳定。。在拱墙脚下垫垫设槽钢或混混凝土垫块，，以增大地基基承载力，减减小初期支护护闭合前的整整体下沉。加密初期支护护钢架的纵向向连接钢管，，提高钢架间间整体受力能能力，可将设设计环向间距距缩小。喷锚时钢架背背面应与围岩岩喷实密贴，，不密贴时可可采用同级混混凝土垫块填填塞或注浆，，保证初期支支护钢架架背面无空洞洞，使钢架与与围岩形成联联合支护体共共同受力。仰拱及时施作作是确保初期期支护安全的的根本措施。。仰拱及填充充混凝土要及及时浇筑，与与掌子面间的的距离不得大大于规定的安安全距离，一一般控制在35m以内。尽早封封闭成环，有有利于形成完完整的初期受受力体系。及及时跟进二次次衬砌施工，，有利于尽早早形成完整的的隧道受力结结构，一般控控制在距掌子子面70m内，特殊地段段单独考虑。。适当预留开挖挖变形量。在在施工工艺及及措施优化基基础上，通过过监控量测及及时进行调整整。合理控制步长长。上台阶步步长控制在3～5m，中台阶3～4m；上台阶每次次开挖1榀钢架距离，，中、下台阶阶可根据地质质情况一次开开挖1～2榀钢架距离，，仰拱开挖每每次控制在3～5m。4、钢架安装须须注意事项为保证钢架设设置稳固，钢钢架基脚部位位地基应坚实实，开挖时应应预留10~20cm左右，，架立立钢架架时挖挖槽就就位。。钢架平平面应应垂直直隧道道中线线，倾倾斜度度不应应大于于2度，钢钢架任任何部部位偏偏离铅铅垂面面不能能大于于5cm。为增强强钢架架整体体稳定定性，，应将将钢架架与纵纵向连连接筋筋、锚锚杆、、定位位筋和和锁脚脚锚杆杆焊接接牢固固。钢架连连接头头应连连接牢牢固，，拱脚脚部位位易发发生塑塑性剪剪切破破坏，，因此此接头头除采采用螺螺栓连连接外外，四四周还还要焊焊接，，确保保其刚刚度和和强度度。钢架架和和初初喷喷层层间间存存在在较较大大间间隙隙时时，，设设置置骑骑马马或或楔楔形形垫垫块块顶顶紧紧围围岩岩，，钢钢架架与与围围岩岩间间距距不不应应大大于于5cm。5、质质量量保保证证措措施施严格格控控制制管管棚棚的的外外插插角角度度，，管管棚棚与与钢钢架架间间的的焊焊接接加加固固质质量量。。严格格喷喷射射砼砼工工艺艺，，按按配配合合比比拌拌制制砼砼料料，，特特别别要要严严格格控控制制外外加加剂剂掺掺量量。。新新旧旧砼砼面面要要清清洗洗至至露露出出砼砼的的本本色色，，没没有有泥泥土土或或杂杂物物。。应应分分层层喷喷射射，，以以保保证证喷喷射射砼砼的的质质量量。。保证证立立拱拱质质量量。。注注意意螺螺栓栓松松紧紧程程度度和和连连接接筋筋的的焊焊接接质质量量。。确保钢筋筋网与围围岩紧密密相贴，，钢筋网网必须连连接牢固固，以免免喷射砼砼时会振振动钢筋筋网，从从而降低低喷射砼砼质量。。保证核心心土的大大小和长长度清除拱脚脚积水与与淤泥，，通过打打拱脚锚锚杆或扩扩大拱脚脚并认真真加固拱拱脚，加加强纵向向联结等等，使初初期支护护与围岩岩形成完完整体系系。尽量单侧侧落底或或双侧交交错落底底，避免免上半断断面两侧侧拱脚同同时悬空空；控制制落底长长度，视视围岩情情况采用用1-3m，不大于于6m。减少上、、下台阶阶施工的的相互干干扰，并并及时封封闭成环环。找出每道道工序的的合理施施工时间间，各工工序严格格按标定定时间进进行控制制，从而而缩短循循环作业业时间，及时监控量测围岩，观察拱顶，拱脚的收剑情况，据此调整初期支护参数。6、安全保保证措施施在含有地地下水的的黄土层层施工时时，洞内内外排水水沟应进进行铺砌砌，必要要时应配配合井点点降水等等将地下下水位降降至隧道道衬砌底底部以下下，以保保施工顺顺利进行行。在干燥无无水的黄黄土层中中施工，，应管理理好施工工用水，，不使废废水漫流流。如发现工工作面有有失稳现现象，应应及时用用喷砼封封闭，加加设锚杆施工时要特别注意拱脚与墙脚处断面，如超挖过大，应用浆砌片石回填，如发现该处土体承载力不够，应立即加设锚杆或采取其它措施进行加固。在开挖与灌筑筑仰拱前，为为防止边墙向向内位移，宜宜加设横梁顶顶紧。喷射机所用的的压力，一般般以不超过0.2Mpa为宜。钻锚杆孔时，，宜采用干钻钻，锚杆采用用药包式或早早强砂浆式锚锚杆。施工中如发现现不安全因素素时，应暂停停开挖，加强强临时支护，，以便取适应应性的工序安安排。7、需纳入工序序管理的项目目为了有效的控控制成本，促促进生产，除除了抓工序衔衔接管理外，，还应将监控控量测和预防防坍方纳入工工序管理。拱部沉降和拱拱脚收敛的控控制黄土隧道与石石质隧道的最最大不同点就就是拱部沉降降和拱脚收敛敛较大，针对对这种情况我我们采取了以以下措施。1.监控量测在隧道施工过过程中，从第第一组衬砌开开始，一个断断面内在拱顶顶和2个拱脚脚处埋设3个个观测点，用用收敛计和水水平仪分别观观测拱脚水平平收敛值和拱拱顶下沉值。。随着隧道施施工的前进，，每隔10m作一个观测测断面，最前前端的一个断断面紧跟掌子子面。前7d每天观测1次，以后1个月内3d观测1次，，之后每月观观测1次。2.及时封闭仰拱拱依据量测数据据，在一次混混凝土初期支支护完成后，，隧道拱顶下下沉较大时，，为避免继续续变形，应及及时封闭仰拱拱混凝土。及时封闭二次次衬砌永久支支护3.由于拱顶向下下和两侧拱腰腰处向内挤的的压力很大。。根据量测，，一次混凝土土初期支护完完成后，为4.加设锁脚锚杆

在拱脚处每侧加设2根锁脚锚杆，锚杆为φ42钢管，垂直于拱脚外侧面打入土中。预防塌方在开挖过程程中，应遵遵循短开挖挖、强支护护的原则，，随时观察察土质情况况，发现土土质疏松、、节理发育育，应及时时调整施工工方案。1.超前支护为保证开挖挖工作面稳稳定，防止止开挖时出出现坍塌，，针对黄土土隧道的特特点，采取取在拱部打打设超前小小导管的超超前支护措措施。其尾尾端与钢架架焊为一体体，每排小小导管搭接接长度不小小于1.5m。2.围岩变差需需采取相应应措施围岩变弱后后，应调整整循环进尺尺，同时加加密管棚钢钢管数量，，及时跟进进一次衬砌砌，缩短开开挖与衬砌砌之间时间间间隔。并并加强监控控量测，取取得一手资资料并分析析数据，确确定相应的的支护参数数。如发生生塌方，必必须用同强强度等级的的混凝土填填塞密实。。预防塌方在开挖过程程中，应遵遵循短开挖挖、强支