大斷面黃土隧道關(guān)鍵施工技術(shù)研究

史永宏

(山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030031)

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隧道工程

大斷面黃土隧道關(guān)鍵施工技術(shù)研究

史永宏

(山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030031)

隧道，可以有效縮短道路里程，改善道路線形，但其投資大、施工難度大、事故發(fā)生率高、施工工期長。黃土隧道作為隧道的一種常見形式，施工中由于其具有穩(wěn)定性差、濕陷性、偏壓等工程特點(diǎn)，施工中要求采用更高的施工技術(shù)。基于大斷面黃土隧道的施工，從黃土隧道工程特點(diǎn)、施工方法、施工應(yīng)用等方面進(jìn)行全面闡述，提出了雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、CRD法、弧形導(dǎo)坑法三種核心施工技術(shù)。

大斷面；黃土隧道；雙側(cè)壁導(dǎo)坑法；CRD法

1 工程概況

某大斷面黃土隧道，隧道位于黃土地區(qū)，且該地區(qū)地形變化較大，局部覆蓋層較淺，且有較大陷穴。隧道全長2.49 km，進(jìn)口里程為K192+313，出口里程為K194+803，隧道開挖斷面最大面積為151 m2。該隧道地址情況復(fù)雜，洞口有偏壓現(xiàn)象，黃土多為砂性黃土，穩(wěn)定性差。地表植被較少，當(dāng)?shù)貧夂蚋珊担涤炅坎桓撸┕び盟щy。

2 黃土隧道施工技術(shù)

2.1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法

(1)兩側(cè)導(dǎo)坑斷面應(yīng)接近與橢圓形，約為整個(gè)開挖斷面的三分之一。

(2)開挖應(yīng)控制進(jìn)尺，采用短臺階開挖的方式，邊開挖邊支護(hù)。

(3)兩側(cè)壁導(dǎo)坑可超前中槽開挖，可單獨(dú)進(jìn)行開挖和支護(hù)。

(4)中槽開挖后支護(hù)中，應(yīng)保證拱架與兩側(cè)壁拱架結(jié)合良好，力求定位準(zhǔn)確，保證螺栓數(shù)量和連接強(qiáng)度。

(5)施工中進(jìn)行有效的監(jiān)控量測，確定二襯與臨時(shí)支護(hù)撤換時(shí)間。

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法縮小了開挖斷面，能有效控制開挖斷面的穩(wěn)定性。施工中進(jìn)行監(jiān)控量測，及時(shí)觀察和量測洞內(nèi)外變形，為施工工序的調(diào)整和進(jìn)行提供依據(jù)。

2.2 CRD法

(1)原地面的觀測。

開挖前應(yīng)首先對地表下沉進(jìn)行觀測。原地面地表下沉直接關(guān)系到開挖的安全，如觀測不到位極可能出現(xiàn)塌方和冒頂事故。

(2)嚴(yán)格控制進(jìn)尺。

淺埋段隧道圍巖極其不穩(wěn)定，宜采用短進(jìn)尺快支護(hù)的方式進(jìn)行施工。

(3)盡早成環(huán)。

隧道斷面的弧形組合結(jié)構(gòu)充分考慮到隧道的受力情況，而拱部、邊墻和仰拱閉合成環(huán)就形成了這樣一個(gè)封閉的結(jié)構(gòu)。在整體結(jié)構(gòu)閉合成環(huán)后，圍巖變形對整個(gè)拱圈產(chǎn)生的沉降、收斂等變形被有效控制。

(4)謹(jǐn)慎拆除臨時(shí)支撐。

橫撐和中隔墻是最常用的臨時(shí)支撐，它們可以在隧道沒有完全封閉成環(huán)之前對隧道圍巖進(jìn)行有效的支撐，保護(hù)整體支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。一般應(yīng)根據(jù)監(jiān)控量測的情況，在圍巖變形穩(wěn)定或基本趨于穩(wěn)定的情況下，逐段拆除掉接近已完成二次襯砌一定范圍內(nèi)的臨時(shí)支撐。

2.3 弧形導(dǎo)坑法

(1)超前支護(hù)的調(diào)整。

施工中應(yīng)根據(jù)圍巖情況進(jìn)行超前支護(hù)參數(shù)的調(diào)整，如小導(dǎo)管間距、長度、直徑等。對局部有塌方危險(xiǎn)部分適當(dāng)加密小導(dǎo)管，甚至采取雙層小導(dǎo)管進(jìn)行支護(hù)。

(2)嚴(yán)格控制上臺階進(jìn)尺。

上臺階開挖時(shí)僅施作了超前支護(hù)，應(yīng)在其有效保護(hù)范圍內(nèi)進(jìn)行開挖。另外，開挖進(jìn)尺的增加也影響了圍巖的穩(wěn)定性，增加了變形變位。

(3)控制整體沉落量。

在初期支護(hù)施工中，在拱腳部位加設(shè)混凝土托梁，以保證在二次施作之前，有效控制整體支護(hù)結(jié)構(gòu)的沉落量。

(4)保護(hù)核心土。

核心土在施工過程中對掌子面起到支撐作用，有效控制掌子面的變形。應(yīng)保證核心土的數(shù)量，不可冒進(jìn)開挖，在未對弧形導(dǎo)坑支護(hù)的情況下過來挖出核心土。

(5)保證安全距離。

這里的安全距離主要是上臺階與仰拱的距離、上臺階與二次襯砌的距離。施工中首先考慮整體襯砌結(jié)構(gòu)安全，然后從施工工序的布置上來控制安全距離。

3 結(jié) 論

施工中采用挖出部分土體的方法來平衡隧道洞口兩側(cè)的土體重量，有效地控制了偏壓。對隧道地表陷穴采用回填處理，并做好表面防水和排水。進(jìn)洞前對邊仰坡進(jìn)行開挖和防護(hù)，開挖成平臺，并進(jìn)行噴錨防護(hù)。洞內(nèi)開挖根據(jù)圍巖穩(wěn)定情況選擇合理的施工方法，主要包括超前長管棚和超前小導(dǎo)管支護(hù)、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、CRD法、弧形導(dǎo)坑法、噴射混凝土鋼拱架錨桿聯(lián)合支護(hù)等超前支護(hù)、開挖、支護(hù)方法。施工中嚴(yán)格控制進(jìn)尺，并采用監(jiān)控量測對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效量測。

大斷面黃土隧道施工難度大，事故發(fā)生率高。在施工中合理選擇施工方法，可以有效控制圍巖變形、保證支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。施工中應(yīng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)施工管理，根據(jù)圍巖的基本情況及時(shí)調(diào)整施工方法和施工工藝。另外，隧道施工中、施工后的質(zhì)量控制與監(jiān)控量測工作是保證施工質(zhì)量和施工安全的關(guān)鍵。因此，先進(jìn)的施工技術(shù)，是保證黃土隧道施工質(zhì)量的關(guān)鍵。文章主要對大斷面黃土隧道的開挖方法進(jìn)行介紹，并對其在實(shí)際施工中的應(yīng)用效果進(jìn)行分析，具有一定的實(shí)用性。

[1] 王曉東.大斷面黃土隧道施工關(guān)鍵技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究，2013，3(8):72-73.

[2] 彭剛.大斷面黃土隧道施工技術(shù)要點(diǎn)探討[J].山西建筑，2012，38(30):203-205.

[3] 李本，趙永明，初厚永.大斷面濕陷性黃土隧道施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2007，24(1):80-83.

2016-06-28

史永宏(1975-)，男，山西太原人，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：力土水。

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1008-3383(2016)11-0127-02