湿陷性黄土围岩隧道施工方案

湿陷性黄土围岩隧道施工方案摘要：隧道开挖施工受地质条件影响较大，尤其是风化破碎带或软弱岩层使隧道的开挖和支护显得更为困难。本文针对具有湿陷性的上覆黄土层隧道开挖及支护方案进行研究。结果表明，湿陷性黄土中隧道开挖前使用管棚和小导管的预支护方式可以有效加强上覆岩层的强度和稳定性，保证工程顺利完成。关键词：湿陷性黄土；隧道开挖；预支护；小导管1引言地质条件是影响隧道施工进度、质量的重要因素之一。针对不同的地质条件，在隧道开挖与支护时，其方案虽会有所不同，但隧道在修建时如何克服可能遇到的上覆岩土层问题却是共同的任务，尤其如何破解岩层风化破碎比较严重和软质岩土加大隧道口施工难度矛盾更是如此。实际施工表明，开挖后如何减少围岩松动，控制围岩的稳定性对于解决上述问题至关重要。张咪等利用数值模拟的方[1]法对深埋软岩的开挖及支护方案进行研究，得出应力重新分布后的应力集中区，

为支护方案的制定提供了参考。徐成明研究证明针对明垭子隧道的软弱围岩，

[2]CRD法开挖使围岩的变形量最小。张天奇等砂土隧道开挖引起围岩变形进行研究，并对其造成的地表沉降进行分析。娄志峰对湿陷性黄土隧道开挖的控制要点进行了总结。刘继南探讨了隧道仰拱施工技术问题，并对可能出现的问题提出应对措施。本文在上述学者研究的基础上，结合工作实践深入理性思考，形成并提出隧道在湿陷性黄土中施工方案，该方案经实际工程证明能够有效地控制围岩的稳定性，确保工程安全顺利完成。2工程概况新建某隧道位于甘肃省，属黄土台塬区，地形西高东低，地面最大相对高差250m。隧道为双线单洞，最大埋深102m，全长6782.45m。该隧道所处地段水文地质条件复杂，地下水埋深50~70m。隧道进口段顶部围岩具有湿陷性，湿陷等级为田级土层厚度在17~20m之间。围岩含水率实测高达22%~31%,呈软塑状态，开挖后围岩强度降低，稳定性很差，极易崩解、掉块，形成垮塌，施工风险高、难度大。3隧道施工方案根据工程地质、水文等自然条件，注重总结既往类似施工经验教训，有针对性、创新性地研究制定新建隧道施工方案。陵支护由于湿陷性黄土围岩强度低，稳定性差，必须在隧道开挖前对围岩进行有效加固，以增大其稳定性和强度，为隧道安全顺利施工奠定基础。施工单位经过综合因素分析和方式方法比选，决定在隧道开挖前，对其采用管棚和超前小导管进行预支护。管棚采用地质钻机钻孔，分段顶入管棚，然后进行注浆加固。小导管的施工则采用风钻钻孔，现场搅拌浆液，注浆机注浆加固；钢拱架采用洞外加工厂分节预制，然后在洞内进行安装；钢筋网采用在洞外预制成品，然后在洞内铺装；锚杆采用自行加工，现场安装的方法；在拌合站将喷射混凝土集中搅拌，然后通过混凝土运输车运送至现场，采取机械手湿喷的方法进行作业。洞口开挖主要包括洞口土石方开挖和洞口边仰坡防护两方面工作，具体要求如下:洞口土石方开挖1）为避免山洪等对边坡的冲刷，应在洞门开挖之前先修筑截、排水沟。由人工配合反铲自上而下开挖，开挖至暗洞超前支护相应标高时，随即进行超前支护。2）要认真落实边仰坡刷坡自上而下分层开挖要求，每层高度为2m，开挖完成后要及时进行锚杆网喷支护。同时，要做好坡面喷砼防护层与原坡面衔接，以防边仰坡防护受到损坏。洞口边仰坡防护1）在做好日常及重点防护的同时，还要注意落实临时防护措施，如采取喷锚、格构网等进行洞口边仰坡防护。2）要针对洞顶岩层裂隙较多特点，采用浆砌片石或砼铺砌沟底等方法防止地表水渗漏到隧道，浆砌片石要用砂浆抹面。洞身开挖洞身开挖要进行超前探测，人工配合机械开挖。洞身开挖方案主要包括：浅埋段采用三台阶法；深埋段采用三台阶预留核心土法和局部地段设临时仰拱等三种。各施工方案内容及工艺要求分述如下：三台阶开挖法三台阶开挖法工序如图1所示。1）上台阶开挖内容及要求：每循环进尺1棉钢拱架，随即初喷4cm砼并架设钢架，及时施做钢筋网，打设锁脚锚管，并将二者焊接牢固，复喷砼至设计厚度后打设锚杆。

2）中台阶开挖内容及要求：要在上台阶施工至4m处进行开挖，每循环进尺1~2棉钢拱架，随即初喷4cm砼并及时进行中台阶初期支护（同上台阶）。3）下台阶开挖内容及要求：要在中台阶施工至4m处进行开挖，每循环进尺1~2棉钢拱架，随即初喷4cm砼并施做下台阶初期支护（同上、中台阶）。完成下台阶开挖支护，应尽快开挖仰拱以及制作仰拱钢架，并达到及时快速与上部钢架封闭成环。I-超时支护F务中邰开挖TI-超时支护F务中邰开挖T列吓部初期支护，"上部开挖F d1-上酬粉支护;V-中部初期皮护r 4下都开搽VDT啾及填充f翩土卜 IX-拱熠二次衬砌图1三台阶工序示意图三台阶预留核心土法三台阶预留核心土法工序如图2所示。1）上部弧形导坑开挖内容及要求：当拱部超前支护完成后，使用环向的方式对上部弧形导坑进行开挖，预留核心土4m。开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，后续工作与三台阶法一致。2）左右侧中台阶开挖内容及要求：左右侧台阶要错开2~3棍拱架，台阶中部预留核心土4m，后续工作与三台阶法一致。3）左右侧下台阶开挖内容及要求：左右侧台阶要错开2〜3棉拱架，台阶中部预留核心土4m，后续工作与三台阶法一致。4）上中下台阶预留核心土开挖。5）隧底开挖内容及要求：在完成下台阶的开挖和支护工作后，应尽快开挖仰拱以及制作仰拱钢架，并达到及时快速与上部钢架封闭成环。2/*中部黠进开挖， V-中鳏初期支护， 廿5-下部错进开挖।训-丁邰初阴支护， 记-停招及填充混理±1IX-拱埔二次封画图2三台阶预留核心土法工序示意图三台阶临时仰拱法三台阶临时仰拱工序如图3所示。1）拱部超前支护完成施工后，采用环向方式开挖上台阶，当完成上部开挖，随即初喷4cm厚砼，架立钢架，施做钢筋网后复喷砼至设计厚度并且打设锚杆，底部喷10cm砼作为临时仰拱封闭。2）当上台阶施工到4m处，开始对中部台阶进行开挖，将钢架接长，然后进行洞身结构的初期支护以及封底工作，其具体工序和上台阶一致。3）中台阶开挖4m后，开始对下部台阶开挖，及时封闭初期支护，措施同中上台阶。下台阶开挖支护完成后应及时开挖仰拱并将初支封闭成环。施工时注意问题1）由于围岩为湿陷性黄土，所以施工应注意避开雨季;2）施工过程要做好超前预测预报；3）各项工艺指标都应严格满足设计要求;4）做好开挖与支护的衔接工作，保证工程安全顺利实施。谑-仰拱如日先市凝土;山-排埔二次衬即4）做好开挖与支护的衔接工作，保证工程安全