談黃土隧道施工方法

任衛(wèi)華

(太原鐵路局建設(shè)管理處，山西 太原 030013)

1 施工方案的確定

黃土隧道施工應采用拱部弧形導坑預留核心土法，上臺階采用預留核心土開挖初期支護緊跟，中臺階左右側(cè)跳槽開挖支護，下臺階左右側(cè)跳槽與中臺階錯開開挖支護，仰拱緊跟下臺階施工，防排水、二次襯砌及時跟緊。

2 洞口工程及防護排水工程施工

2.1 減少對洞口山體挖方，及時做好坡面臨時防護

在開挖邊仰坡前先施工截排水溝，截水溝距仰坡坡口的距離大于5 m～10 m，截水溝采用C25 鋼筋混凝土。為防止泥沙淤積，截水溝溝底縱坡不宜小于3‰，根據(jù)地形與沖溝相接。

2.2 在進洞前做好洞口防護排水

按設(shè)計要求進行邊坡，仰坡放線，自上而下逐段開挖，不得掏底開挖或上下重疊開挖;清除洞口上方有可能滑塌的表土，灌木及山坡危石等;開挖中應隨時檢查邊仰坡，如有滑動，開裂等現(xiàn)象，應適當放緩坡度，保證邊仰坡的穩(wěn)定和施工安全;水溝位置根據(jù)現(xiàn)場地形確定，水溝流向順山勢由高向低，引流至路基排水系統(tǒng)。

3 套拱、超前支護施工

3.1 套拱施工

1)C20 混凝土套拱作為長管棚的導向墻，套拱在明洞外廓線以外施作，套拱必須落在穩(wěn)定的基礎(chǔ)上。導向管支撐穩(wěn)固后，進行模板安裝，套拱混凝土的澆筑。

2)孔口管位置應設(shè)置準確。

3.2 超前大管棚施工

每循環(huán)管棚施工前，應開挖管棚工作室，管棚施工前，在長管棚設(shè)計位置安放至少三榀工字鋼組拼的管棚導向拱架，導向拱架內(nèi)設(shè)置孔口管作為長管棚的導向管。

4 洞身開挖

4.1 開挖要求

洞身開挖采用弧形導坑預留核心土法施工。

1)施工時及時采用物探技術(shù)對圍巖地質(zhì)情況進行超前探測，堅持“噴錨緊跟、監(jiān)控量測、及時反饋和修正”的原則。積極應用隧道施工的新技術(shù)、新工藝，機械設(shè)備配套施工，形成開挖、出碴、噴錨支護與混凝土襯砌相配合的流水作業(yè)。堅持“短進尺、弱擾動、強支護、勤量測、緊襯砌、快封閉”的原則。

2)開挖過程中不允許欠挖，超挖不得大于10 cm。

3)同一臺階兩側(cè)開挖必須錯開3 m～4 m，杜絕同一臺階的同一端面上出現(xiàn)同時開挖。

4)嚴格控制各個臺階的循環(huán)進尺，三臺階施工臺階長度應控制在5 m 以內(nèi)。

5)圍巖監(jiān)控量測點應布置在兩榀拱架之間，不得焊接在拱架上，并伸入圍巖30 cm。

4.2 超前支護

采用小導管作為超前支護。小導管安設(shè)首先采用風動鑿巖機鉆孔。把小導管插入孔內(nèi)，帶好絲扣保護帽，專用頂頭頂入到要求的深度，使麻絲柱塞與孔壁充分擠壓緊。然后再用CS 膠泥填充孔口。注漿管的外露長度為30 cm。以便連接孔口閥門和管路。頂管時注意保護鋼管尾部不被損壞，以便與高壓注漿管連接。小導管安設(shè)完成后對開挖工作面進行噴射混凝土封閉。

4.3 弧形導坑預留核心土法施工順序

弧形導坑預留核心土法施工工序見圖1。

圖1 拱部弧形導坑預留核心土法施工工序圖

5 初期支護

初期支護采用黃土五級加強復合式襯砌，即φ22 砂漿錨桿+φ8 鋼筋網(wǎng)+Ⅰ20 型普通工字鋼+25 cm 厚C25 噴射混凝土。在斷面開挖完成，尺寸檢查合格后及時進行初期支護。

5.1 噴射混凝土施工工藝

1)噴射混凝土材料進場必須進行檢驗，應根據(jù)現(xiàn)場實際情況，優(yōu)先采用濕噴工藝，由噴射機械手施工。采用濕噴工藝可以減小回彈量及粉塵，減少環(huán)境污染。某些特定條件下采用干噴工藝時，均應符合相關(guān)規(guī)定要求。噴射作業(yè)應連續(xù)進行。

2)噴射前首先要對巖面進行修整，清除松動巖塊，對個別欠挖凸出部分進行鑿除、對個別超挖部分用C25 噴射混凝土補平;用高壓水將巖面沖洗干凈，對遇水易潮解的巖層，則用高壓風清掃巖面;檢查噴射機工作是否正常;要進行噴射試驗，一切正常后可進行混凝土噴射工作。

3)為保證噴射混凝土的厚度和質(zhì)量，噴射混凝土分兩次完成，即初噴和復噴。初噴在刷幫、找頂后進行，噴射混凝土厚度4 cm～5 cm，及早快速封閉圍巖，開挖后由人工在碴堆上噴護。復噴是在初噴混凝土層及加固后的圍巖保護下，完成立拱架、掛網(wǎng)、錨桿工序的作業(yè)后進行的。

4)噴射混凝土的要求:a.初期支護表面應平整，無空鼓，裂縫，蜂窩麻面等不良現(xiàn)象。b.平均厚度大于設(shè)計厚度;檢查點數(shù)的80%及以上大于設(shè)計厚度。c.噴射混凝土終凝2 h 后，應噴水進行養(yǎng)護，時間不得少于14 d，氣溫低于5 ℃時不得進行噴水養(yǎng)護。d.噴射混凝土應分段、分片、分層進行，由下向上，從無水、少水向有水、多水地段集中，多水處安放導管將水排出。施噴時噴頭與受噴面基本垂直，距離保持1.5 m～2.0 m。設(shè)鋼架時，鋼架與巖面之間的間隙用噴射混凝土充填密實，噴射順序先下后上對稱進行，先噴鋼架與圍巖之間空隙，后噴鋼架之間空隙，鋼架應被噴射混凝土所覆蓋，保護層不得小于4 cm。

5.2 錨桿施工工藝

錨桿施工應在初噴混凝土后進行，以保證錨桿墊板有較平整的基面，錨桿孔內(nèi)灌注砂漿應飽滿密實。

5.3 鋼筋網(wǎng)施工工藝

鋼筋網(wǎng)需要調(diào)直除銹，按規(guī)定長度下料，加工成方格網(wǎng)片，縱橫鋼筋連接采用焊接。鋼筋網(wǎng)一般在初噴混凝土、錨桿完工之后安設(shè)，施工時運至工作面進行敷設(shè)，網(wǎng)片要緊貼初噴面，混凝土保護層厚度必須滿足設(shè)計要求。網(wǎng)片與網(wǎng)片間、網(wǎng)片與錨桿間要焊接牢固。

5.4 鋼拱架施工工藝

1)鋼拱架加工:利用Ⅰ20a 型鋼冷彎加工、連接鋼板焊接成型，單元間用螺栓連接，鋼架應現(xiàn)場預制，接頭處應嚴格按照鋼結(jié)構(gòu)的有關(guān)規(guī)定進行。

2)安裝。a.先準確測量中線、水平點及里程;b.鋼架的安裝應在初噴4 cm 混凝土后進行，將鋼架架設(shè)在堅實的基礎(chǔ)上;鋼架間用連接鋼筋連接內(nèi)外交錯布置;c.打設(shè)鎖腳錨桿，鋼架與錨桿鋼筋網(wǎng)焊接牢固，鋼架與初噴層的間隙用噴射混凝土回填密實;d.鋼架安裝一定要符合設(shè)計要求。

3)鋼架施工要求。a.鋼架拱腳應安放在牢固的基礎(chǔ)上。b.鋼架應盡量密貼圍巖并與錨桿焊接牢固，鋼架間用連接鋼筋焊接牢固。c.鋼架不得入侵二次襯砌斷面。d.噴射混凝土應將鋼架與圍巖間間隙填充密實。

6 仰拱施工

采用曲墻帶仰拱結(jié)構(gòu)形式，仰拱由仰拱鋪底、仰拱襯砌、仰拱填充組成，各部仰拱應分開施作保持與掌子面35 m 以內(nèi)安全步距。

6.1 仰拱鋪底施工

施工前，應將隧底虛渣、雜物、泥漿、積水等清除干凈，并用高壓風將隧底吹洗干凈，超挖部分應采用同級混凝土回填。

6.2 仰拱襯砌施工

仰拱澆筑應采用棧橋等架空設(shè)施，以保證作業(yè)空間和新澆筑混凝土結(jié)構(gòu)不受損壞，且應整體澆筑、一次成型。

6.3 仰拱填充

仰拱和仰拱填充分開澆筑，采用浮放模板，可在仰拱混凝土達到一定強度后拆除浮放模板繼續(xù)施工填充混凝土。

7 防排水施工

1)防水層采用分離式防水板，由防水板加無紡布組成。防水板鋪設(shè)應超前二次襯砌施工1 m～2 m，一方面便于與下一循環(huán)的防水板相接，另一方面有利于防止混凝土施工縫滲漏水。

2)環(huán)向排水盲管縱向設(shè)置間距應符合設(shè)計要求，縱向排水管安裝坡度應符合設(shè)計要求。

3)環(huán)向施工縫防水采用中埋式橡膠止水帶+遇水膨脹止水條;縱向水平施工縫防水采用中埋式橡膠止水帶+混凝土界面劑。

4)變形縫在軟弱圍巖分界處、斷面變化處、明暗分界處設(shè)置，寬2 cm，防水措施采用中埋式橡膠止水帶+遇水膨脹橡膠止水條+聚硫橡膠填縫。

5)分別在襯砌拱頂和兩邊拱肩設(shè)置注漿管。

8 監(jiān)控量測

現(xiàn)場監(jiān)控量測是在隧道施工過程中對圍巖和支護系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)進行監(jiān)測，應納入施工工序，并貫穿施工的全過程。為噴錨支護和二次襯砌的設(shè)計參數(shù)調(diào)整提供依據(jù)，確定二襯和仰拱的施作時間，把量測的數(shù)據(jù)經(jīng)整理和分析得到信息及時反饋給設(shè)計和施工，進一步優(yōu)化設(shè)計和施工方案，以達到安全、經(jīng)濟、快速施工的目的。監(jiān)控量測是施工管理中的一個重要環(huán)節(jié)，是施工安全和質(zhì)量的保障。

9 結(jié)語

1)黃土隧道施工時，應嚴格遵循“管超前、短臺階、少進尺、強支護、緊封閉、勤量測、早成環(huán)”的施工原則。

2)黃土隧道開挖要注意預留核心土的尺寸符合要求，這樣不僅可為施工人員提供工作平臺，也可以有效保障拱頂土體的穩(wěn)定及施工人員的安全。

3)黃土隧道施工，由于土體的變形過快，極易引起坍塌，因此支護參數(shù)的選定和調(diào)整對于維持圍巖穩(wěn)定顯得更為重要，采取了保守的施工方案，有效的保證了施工的順利進行和施工安全。

4)我們在施工過程中應加強圍巖量測，及時預測圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，為支護參數(shù)的選定提供依據(jù)。

［1］TB 10003-2005，鐵路隧道設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］TB 10417-2003，鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標準［S］.

［3］TZ 204-2008，鐵路隧道工程施工技術(shù)指南［S］.