黃土隧道施工技術

徐大成

(中鐵十二局第二工程公司，山西太原 030032)

1 工程概況

大準—朔黃鐵路聯絡線朔州隧道，位于山西省西北部，行政區隸屬朔州市，起訖里程DK128+662～DK139+955，全長11 293 m，除出口段位于1 200 m半徑的曲線上，曲線進入隧道352.66 m，其余均位于直線段上。洞內縱坡為3.0‰/5 488 m，－7.0‰/5 800 m，3.0‰/5 m，基本呈對稱的人字坡。共設5個斜井輔助施工。隧道進口及洞身地表的黃土梁及山坡上，淺黃～灰黃色，土質均勻，大空隙發育，是垂直節理，發育蟲孔及植物根孔，易產生陷穴，含少量零星分布的小型鈣質結核礫分布砂質黃土，具濕陷性，濕陷性等級為Ⅰ級(輕微)非自重濕陷性場地。進口段屬于典型的濕陷性黃土隧道。隧道工程采用新奧法設計與施工。

2 施工方案

結合本隧道工程特點及開挖后揭示的地質情況，土質屬砂質黃土、粘質黃土，結構松散，自穩能力極差，開挖后極易坍塌。故本隧道施工遵循“短開挖，強支護，勤量測，緊封閉”的原則，采用環形法開挖預留核心土法，減少掌子面巖體的臨空面，核心土便于支撐，能保證圍巖穩定，避免塌方，施工安全。

2.1 小導管超前支護

施工中采用φ42雙層超前小導管。小導管環向間距25 cm，必要時采用零間距、密排打設，長4.5 m。用風槍將鋼管沿孔眼頂入前方土體中，鋼管外傾角約10°～15°。施工中確保孔位順直。頂管至設計深度后用水泥漿將鋼管與孔壁間的縫隙封堵，安裝鋼架后與鋼架焊接牢固。

2.2 施工工序

為了避免隧道開挖的過程中巖體垮塌掉落現象，各部位開挖間距在不相互干擾影響的情況下應盡量縮短。上部環形開挖進尺必須控制在1.2 m(兩榀鋼拱架)以內，具體施工工序如下(見圖1):1)在上一循環的超前支護下，人工配合機械開挖①部—施作①部周邊的初期支護:初噴混凝土，掛設鋼筋網，架立鋼架，并打設鎖腳錨管，鉆設徑向錨桿，復噴混凝土至設計厚度，并根據實際開挖情況，施作臨時豎撐。2)在滯后①部一段距離后，開挖②部，掌子面噴射8 cm厚混凝土封閉。3)在滯后②部一段距離后，開挖③-1部—施作③-1部邊墻初期支護，即初噴混凝土，鋪設鋼筋網，架立鋼架并打設鎖腳錨管，鉆設徑向錨桿，復噴混凝土至設計厚度。4)在滯后③-1部一段距離后，同③-1部施工工序，開挖及支護③-2部。5)開挖④部—掌子面噴射8 cm厚混凝土封閉。6)開挖⑤部—施作隧底噴射混凝土，必要時在墻腳處設置臨時橫撐(圖1中未示)。7)在⑤部施工完且清除虛渣后，立即灌注Ⅵ部仰拱及邊墻基礎。8)待仰拱混凝土初凝后，灌注仰拱填充Ⅶ部至設計高度。9)根據監控量測結果分析，確定二次模筑襯砌施作時機，鋪設環+縱向透水盲溝、防水板+土工布—利用襯砌模筑臺車一次性灌注Ⅷ部(拱墻)襯砌。

2.3 支護參數及施工措施的選擇

初期支護作為新奧法隧道施工支護體系的主要組成部分，是確保施工安全的重要手段。所以在實際施工過程中，選擇支護參數時依據“寧強勿弱”的原則，具體參數及施工方法如下:

1)鋼架采用Ⅰ20a工字鋼鋼架，間距40 cm。鋼拱架安裝時應緊貼開挖輪廓表面，連接板必須密貼，不得有夾角，用螺栓將之連成整體，并將小導管及系統錨桿尾端與之焊接，最大限度地發揮小導管及系統錨桿的作用，使小導管、錨桿、鋼架形成整體支護結構。鋼拱架底用15 mm鋼板(寬30 cm)沿隧道軸線方向鋪墊，以減少不均勻沉降。設雙層 φ22鋼筋連接筋，單層環向間距100 cm，與鋼架焊接牢固。2)設雙層 φ8鋼筋網，網格尺寸為20 cm×20 cm。3)鋼架按設計節點打設鎖腳錨管，每榀鋼架打設24根，每根長4.0 m，下傾角度不小于45°，確保鋼架基礎穩定，下臺階安全，防止塌方。4)鋼架每個拱腳處增設鎖腳錨管定位鋼板，鋼板尺寸45 cm×25 cm×1.5 cm，增強鎖腳錨管的整體錨固作用。5)邊墻設φ22砂漿錨桿，間距1.2 m(環向)×1.0 m(縱向)。6)Ⅰ16臨時豎撐連接處或與鋼架連接處均設鋼墊板。7)若鋼架發生明顯內移，必要時架設臨時橫撐，以確保施工安全。

通過對開挖掌子面的地質觀察，以及對已經施工的隧道初期支護的穩定性能判別，所選擇的支護參數及施工措施較為合理，能確保隧道施工安全和結構安全。

3 結語

黃土隧道采用環形開挖預留核心土法有以下優點:

1)施工安全性好。該方法有利于開挖工作面的穩定，便于拱部支護，及時抑制圍巖變形，施工速度快、安全性較好。

2)施工進度快。施工斷面大，滿足機械作業空間要求，充分利用機械作業，提高施工效率，使施工進度加快。

3)施工難度小。以一定的作業時間差組織流水作業，工序轉換容易，各部位開挖及初支較容易控制，降低了施工難度。

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