湿陷性黄土隧道施工技术[全面]

1、湿陷性黄土隧道施工技术1、 湿陷性黄土的 成因解决黄土的 湿陷性问题是在我国西部修建铁路的 第一要务,湿陷性黄土俗称大 孔土,它是一种在第四纪时期形成的 、颗粒组成以粉粒为主的 黄色或褐黄色粉状土,属于非饱和欠压密的 土,具有较大 的 空隙率和较低的 干密度 ,是产生黄土湿陷性的 根本原因.在土体的 自重应力和附加应力共同作用下受到水的 浸湿时将发生急剧而大 量的 附加下沉,这种现象称为湿陷性.湿陷性黄土土质松软、不稳定、孔隙大 ,承载力极低,遇水沉落,而且黄土湿陷变形具有突变性,非连续性和不可逆性,施工中易产生变形和坍塌.当湿陷性黄土受到水的 浸湿后在自重应力作用下即产生湿陷,称为自重湿陷性

2、黄土.2、 施工方案 的 选定在湿陷性黄土隧道施工时,有两大 特点：一是湿陷性黄土地基的 处理;二是黄土隧道开挖后,拱顶及局部应力集中过大 ,拱顶沉降较大 ,造成隧道结构易失稳.施工中严格按照“先探测、管超前、严控水、强支护、勤量测、早衬砌”的 原则组织施工.根据黄土的 特性,为确保该段隧道施工顺利安全地穿过湿陷性黄土地段,采取了 以下施工措施：针对湿陷性黄土在干燥状态下黄土围岩由于粘滞作用整体稳定性较好,不易掉块,不易在短时间内产生大 的 崩塌,同时湿陷性黄土怕水,塑性变形较大 的 特性.确定了 隧道开挖有以下施工方案 ：首先对洞门段仰坡洞穴进行封闭处理,同时施作边坡两侧及洞顶截水沟,防止雨

3、水对土体的 浸蚀.隧道洞口浅埋段采用WTD27超前锚杆配合全断面钢拱架支撑支护,双侧壁导坑先墙后拱法开挖.洞身深埋段采用WTD27超前锚杆配合拱部钢拱架支撑支护,拱部采用双眼镜法开挖,墙部采用左右错开式双侧壁导坑法开挖.3、 施工方法3.1洞顶陷穴处理湿陷性黄土隧道施工时,为了 保证隧道安全施工,在隧道开挖前,对洞顶周围陷穴进行处理目的 是防止雨水从陷穴渗入隧道引起隧道坍塌.首先将陷穴中的 杂物清理干净,然后将陷穴修整,使之成为比较规则的 几何形体,以便于回填处理.夯实陷穴底部,用三七灰土逐层夯实回填,在距地面约1米处,扩大 陷穴顶口尺寸(沿周边各扩大 1米),用三七灰土继续回填,三七灰土要高

4、于地面30厘米.距陷穴周边2米以外,挖临时排水沟,表面用砂浆抹平,沟底纵坡不小 于5%,使排水沟畅通不积水.3.2 洞口防护及地表加固 在隧道的 洞口边、仰坡及地表应进行加固,采用喷锚网+土钉防护,清理地表,用木桩标示出锚杆孔位.然后开始钻孔,孔深小 于5米时用YT-28风枪施钻,孔深大 于5米用TA米ROCKI钻孔钻机施钻.钻孔完成后安装锚杆,根据所钻孔深、孔径来安装锚杆后安装锚垫板.最后挂网、喷砼:锚固后,在上铺8钢筋网,间距20厘米20厘米,并同锚杆顶部焊于一体,后喷射C20厚度 25厘米砼.上部采用人工刷坡, 下部采用机械开挖人工配合修整, 一次开挖至明暗洞分界处.进洞前, 首先采用

5、R27 自进式锚杆对洞口进行加固.每个洞口采用 98 根( 每根长 8米) , R27 自进式锚杆分三环布设, 第一环沿开挖轮廓线布设, 锚杆间距为 25厘米; 第二、三环间距 50厘米, 二三环的 锚杆间距为 50厘米; 锚杆钻进、安装采用风动凿岩机, 锚杆采用连接套接长, 锚杆端头设有止浆塞、垫板、螺母, 锚杆外露端头用 22 钢筋相互焊接, 连成网状, 网片与土体之间的 空隙采用5厘米 厚的 木板塞紧.在此基础上用 48 注浆导管对设计以外 2米范围土体进行了 加固, 切实达到稳定加固边仰坡的 目的 .3.3 洞身开挖 湿陷性黄土隧道洞身开挖的 施工流程：拱部开挖：人工开挖拱部周边土体,

6、中间预留核心土,核心土长度 应保持在5米 左右,其三个侧面适当放坡,增加土体自稳,并利用核心土作为一衬砼施工时的 平台.墙部开挖：先用挖掘机开挖中间土体,仅在墙边预留约1米宽的 土体,再用人工四步跳跃开马口开挖边墙土体.根据施工经验,黄土隧道开挖一个循环进尺应控制在11.5米.这样既安全又方便操作,同时还能缩短施工周期,加快施工进度 . 其施工要点包括：开挖方式以机械开挖和人工开挖为主.开挖中、下台阶时,左右侧应错开3 米 及以上.工序变化处之钢架设锁脚锚管,以确保钢架基础稳定.钢架之间纵向连接钢筋及时施作并连接牢固.仰拱紧跟下台阶,及时闭合构成稳固的 支护体系,仰拱开挖长度 不大 于 3 5

7、 米.施工过程进行监控量测,完善洞内临时防排水系统.3.4 小 导管预超前支护施工 隧道洞身每开挖一段距离,就必须要进行超前支护,每两段搭接长度 不小 于 50厘米.小 导管预超前支护施工流程为：小 导管加工及孔眼定位：小 导管采用4235米米无缝钢管加工,长为35 米,在拱部140范围内沿设计开挖轮廓线布置小 导管定位孔,间距40 厘米,数量38 根.钻孔：采用 YT-28 风枪钻孔后并插入小 导管,外插角控制在510孔径50 米米.小 导管安装：用风枪或大 锤直接将小 导管送入,纵向相邻两排小 导管水平搭接长度 不小 于1 米.施工要点为：小 导管外露端部同型钢拱架焊接牢固.每一循环小 导

8、管之间保持不小 于 1 米 的 搭接长度 .3.4 隧道局部小 体积坍塌处理 在隧道施工过程中,难免会发生局部小 体积坍塌,发生坍塌时, 应及时采取以下方法进行控制：浆砌片石法：对坍塌处采用简易支撑,待砼浇筑至此处时, 去掉支撑, 用浆砌片石砌筑起来,以保证土体的 稳定.锚杆加固法: 对坍塌处打设锚杆进行加固.加沙石袋法：将砂与石的 混合料按砼配合比装入水泥袋中,在土体坍塌处垒起,并在每个水泥袋上开口,砼浇筑时,此处预留注浆孔,待砼凝固后,对坍塌处的 砂石袋注浆.用同标号砼回填：用强支撑将土体保护起来,待周边砼凝固后,去掉支撑,用同标号砼对坍塌处进行回填,捣固密实.木棒方格布设法.将木棒方格状

9、一层层叠起,加固,直至顶死土体,以免土体再次坍塌,砼灌筑完毕拆模后进行注浆.3.5 初期支护为了 保证湿陷性黄土地段顺利施工,消除湿陷性,开挖后及时施工初期支护.支护措施采用型钢拱架、锚喷网砼及锁脚锚管联合支护.初期支护:：紧随开挖进行,开挖一环衬砌一环.初期支护采用工字钢拱架、小 块钢模板.砼由洞外拌合站拌合,自卸车运输,人工上料浇注砼.小 边墙、中心水沟、仰拱填充施工: 一衬边墙施工完毕后,应尽快施工小 边墙,仰拱,使衬砌尽快封闭成环,限制围岩收敛变形.中心水沟开挖与仰拱开挖同时进行,挖掘机开挖人工配合修整成设计形状.注意超挖,严禁欠挖.按设计先施工中心水沟及检查井基础,再施工仰拱.待仰拱

10、砼强度 达到设计的 50% 时,再施工片石砼填充.因洞内工作面较多,相互干扰较大 ,为了 不使开挖掘进因仰拱填充施工而中断,仰拱填充采用半幅施工.3.6 监控量测监控量测是施工过程中必不可少的 一道施工程序.在隧道施工过程中,通过对围岩支护体系稳定状态的 监测和评价,为初期支护和二次衬砌设计参数的 调整提供依据,从而达到确保施工及结构安全、指导施工顺序、便利施工管理的 目的 .3.7 对施工单位要求施工单位应针对湿陷性黄土段的 特征,采取合理的 施工措施,防排水坚持防排结合、综合治理的 原则,采取合理的 加固措施,确保隧道安全顺利通过湿陷性土地段,施工单位要做到：施工前要对洞口基地作进行湿陷性试验,以便确定是否需要处理,确保洞口稳定.开挖前进行超前小 导管支护,同时利用型钢拱架同锚喷砼联合支护,监控量测同步等技术措施,为隧道施工提供了 安全保障.正确施作锁脚锚管对控制