大斷面濕陷性黃土隧道施工技術(shù)

郭 秀 麗

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

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大斷面濕陷性黃土隧道施工技術(shù)

郭 秀 麗

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

從超前小管、初期支護(hù)、仰拱施工三方面，分析了大斷面濕陷性黃土隧道的施工技術(shù)要點(diǎn)，總結(jié)了其主要的開挖方式，并結(jié)合實(shí)際案例，對(duì)開挖措施作出了進(jìn)一步分析，以期為今后同類工程提供參考。

斷面，濕陷性黃土，隧道，支護(hù)技術(shù)

因?yàn)闈裣菪渣S土對(duì)施工的影響，從而導(dǎo)致施工安全性以及施工效率下降，針對(duì)這種情況，在具體施工過程中，高度重視安全施工。隧道施工會(huì)對(duì)周圍山體平衡性帶來影響，促使圍巖強(qiáng)度被削弱，如果出現(xiàn)這種問題，嚴(yán)重威脅施工人員生命安全。

1 支護(hù)技術(shù)

1.1 超前小管支護(hù)

隧道拱部位置，主要使用的是超前小管進(jìn)行支護(hù)。在填充體內(nèi)部的空隙和縫隙，能夠起到加固和鞏固圍巖的作用，從而防止圍巖出現(xiàn)變形情況，通過這種方式為施工創(chuàng)造相對(duì)安全的空間。此外，將圍巖中的空隙水以及地下水實(shí)施封堵施工，防止因?yàn)榈叵滤挠绊憣?dǎo)致拱部掉塊。

1.2 初期支護(hù)

以膨脹粘性土為例，對(duì)其進(jìn)行開挖之后，會(huì)促使圍巖產(chǎn)生極大的沉降和收斂，部分段落出現(xiàn)變形，甚至?xí)_(dá)到30 cm以上，對(duì)于中臺(tái)階而言，其產(chǎn)生的變形會(huì)更大。伴隨著變形的進(jìn)一步發(fā)展，會(huì)導(dǎo)致初期支護(hù)出現(xiàn)開裂情況，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)扭曲變形、掉拱或者坍塌[1]。針對(duì)這一情況，在具體施工過程中，要注意以下幾點(diǎn)問題：

1)嚴(yán)格遵循“寧缺勿弱”的原則，具體施工過程中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)初期支護(hù)參數(shù)進(jìn)行具體施工，具體支護(hù)過程中，需要在隧道開挖之后，進(jìn)行及時(shí)施作，尤其是對(duì)邊墻進(jìn)行開挖過程中，需對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的落低接長，從而促使其及時(shí)封閉成環(huán)。

2)對(duì)隧道實(shí)施初期支護(hù)，主要內(nèi)容有噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)以及相應(yīng)鋼架等共同組成，針對(duì)不同部分而言，需要實(shí)施聯(lián)合受力，對(duì)于不同環(huán)節(jié)而言，需對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格把控，高度重視鎖腳錨管以及系統(tǒng)錨管的施工，在集體施工過程中，是否具有良好的效果，直接對(duì)圍巖的收斂變形帶來一定影響。借助對(duì)圍巖的測(cè)量，從而對(duì)圍巖收斂和圍巖變形具體情況作出進(jìn)一步分析，如有必要，需要為其適當(dāng)?shù)脑鲈O(shè)鎖腳錨管，也可增設(shè)相應(yīng)的系統(tǒng)錨桿。

3)針對(duì)拱角承載力而言，需要充分滿足施工需要，當(dāng)拱角地層質(zhì)量不高的時(shí)候，可以通過擴(kuò)大拱角的方式進(jìn)行加強(qiáng)，同時(shí)也可以采用拱角加墊混凝土預(yù)制塊的方式，促使拱角得到進(jìn)一步加強(qiáng)。

4)具體實(shí)施淺埋、偏壓和富水等底層當(dāng)中的施工，要確保初期支護(hù)的強(qiáng)度得到有效加強(qiáng)，這種情況下，并不適合使用格柵鋼架，但是可以對(duì)型鋼鋼架進(jìn)行使用。

5)針對(duì)富水地段而言，不倡導(dǎo)使用濕噴工藝，可以以潮噴工藝代替。

1.3 仰拱施工

1)實(shí)施仰拱初支施工過程中，需要將虛渣、雜物和泥漿等進(jìn)行及時(shí)清理，這時(shí)對(duì)其進(jìn)行立即初噴混凝土，厚度大約為3 cm～5 cm，從而對(duì)巖面進(jìn)行封閉。結(jié)合設(shè)計(jì)需要，對(duì)仰拱鋼架進(jìn)行安裝，對(duì)混凝土實(shí)施復(fù)噴，從而達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，促使初期支護(hù)能夠及時(shí)閉合成環(huán)。2)進(jìn)行仰拱混凝土施工過程中，需完成2個(gè)隧道開挖，支護(hù)循環(huán)施工完成后，開始施作仰拱。當(dāng)仰拱開挖施工完成過后，僅從鋼架的初期支護(hù)，對(duì)其一次開挖長度進(jìn)行控制，促使Ⅴ級(jí)圍巖在2 m以內(nèi)，而Ⅳ級(jí)圍巖在3 m以內(nèi)。每次的仰拱施工長度需要控制在4 m～6 m之間，針對(duì)基底承載力比較差的地段，每次實(shí)施仰拱施工，長度均控制在3 m以內(nèi)[2]。

2 主要開挖方式

2.1 弧形導(dǎo)坑法

1)實(shí)施弧形導(dǎo)坑法，主要依據(jù)以下原理，在弧形導(dǎo)坑當(dāng)中，施工人員將施工的核心土預(yù)留出來，在整個(gè)過程中，分為上、中、下和仰拱幾部分，對(duì)其進(jìn)行分段之后，針對(duì)不同部分，對(duì)其實(shí)施分段支撐，此后將支撐作為整體，借助這種方式促使施工時(shí)間被有效縮短，從而促使作業(yè)方式縱橫推進(jìn)。2)不同施工方式均存在一定特點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)在于，可以充分應(yīng)用施工空間，同時(shí)對(duì)施工機(jī)械進(jìn)行有效使用，從而促使工期得以縮短。在整個(gè)施工過程中，施工工序相對(duì)簡單。但是也存在一定缺點(diǎn)，具體施工過程中，會(huì)擾動(dòng)周圍圍巖，將應(yīng)力集中，從而出現(xiàn)極大的沉降問題[3]。這種情況下，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失去原有穩(wěn)定性，對(duì)施工質(zhì)量造成威脅。

2.2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法

1)工藝原理主要是，在具體施工過程中，實(shí)現(xiàn)化整為零，施工人員將隧道分成九個(gè)部分，對(duì)每個(gè)部分分別進(jìn)行支撐，促使每個(gè)部分均能夠形成封閉的環(huán)境結(jié)構(gòu)。2)采用這種方式進(jìn)行施工，優(yōu)勢(shì)在于，在對(duì)每個(gè)部分進(jìn)行開挖，其支護(hù)過程中，主要采用的是從上到下的方式，針對(duì)不同部分而言，需要相關(guān)人員對(duì)其進(jìn)行及時(shí)封閉，但是對(duì)于不同部分而言，封閉的時(shí)間較短。同時(shí)，對(duì)這種方式進(jìn)行施工，對(duì)周圍環(huán)境帶來的擾動(dòng)并不大，造成的沉降也不大，因此其屬于一項(xiàng)相對(duì)安全的施工方式。但是，采用這種方式進(jìn)行施工，工序較多，降低了施工速度，在具體施工過程中，不能對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行使用[4]。對(duì)支護(hù)進(jìn)行拆除過程中，存在著一定的安全隱患。另外，采用這種施工方式，投入較大，施工單位對(duì)這種方式進(jìn)行使用過程中，需考慮資金問題。

2.3 CRD導(dǎo)坑法

1)采用CRD導(dǎo)坑法，主要遵循理論力學(xué)，針對(duì)整個(gè)施工過程實(shí)行嚴(yán)格監(jiān)控，并做出相應(yīng)測(cè)量。具體施工過程中，需要“化整為零”，借助中隔壁對(duì)隧道做出支撐，也可以使用橫撐對(duì)隧道進(jìn)行支撐。可以將其分為5個(gè)過程，整個(gè)施工過程中，在開挖之后實(shí)施支護(hù)施工，相應(yīng)技術(shù)人員需要充分掌握不同施工環(huán)節(jié)之間的關(guān)系。2)采用CRD導(dǎo)坑法進(jìn)行施工，同樣存在一定缺點(diǎn)，但是并不突出。采用這種方式進(jìn)行施工，可能會(huì)對(duì)周圍環(huán)境帶來一定影響，但是影響并不大，也有可能會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力被集中，但是應(yīng)力也比較小，并不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境帶來嚴(yán)重危害[5]。圖1為某隧道施工示意圖。

3 案例分析

一般情況下，對(duì)隧道進(jìn)行開挖，主要使用的是三臺(tái)階七步開挖法。開挖循環(huán)進(jìn)尺，最好選擇1榀拱架，結(jié)合設(shè)計(jì)參數(shù)，一般為75 cm～12 cm，對(duì)于開挖臺(tái)階而言，其高度控制在3 m～3.5 m之間，同時(shí)也需要對(duì)臺(tái)階的長度進(jìn)行控制，將其控制在3 m～5 m之間，所預(yù)留的核心長度一般為3 m～5 m，臺(tái)階寬度為隧道寬度的1/3～1/2之間。在中心臺(tái)階的左側(cè)和右側(cè)位置，當(dāng)開挖后，需要對(duì)其立即初噴3 cm～5 cm的混凝土，并且對(duì)其進(jìn)行及時(shí)支護(hù)。在隧道開挖過程中，每個(gè)循環(huán)開挖的長度均控制在2榀～3榀鋼架，當(dāng)開挖之后，需對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的仰拱支護(hù)，其所設(shè)置的仰拱分段長度一般為4 cm～6 cm。

對(duì)隧道周圍的土體進(jìn)行開挖，施工人員主要采用的是人工配

合機(jī)械開挖方式。在邊墻和拱部施工過程中，需要預(yù)留出20 cm～30 cm的人工風(fēng)鎬開挖，到標(biāo)準(zhǔn)斷面。但是，若使用這種方式，勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，功效也比較低。同時(shí)，采用這種方式，延續(xù)的時(shí)間較長，對(duì)圍巖的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生不利影響。例如，對(duì)某隧道進(jìn)行施工過程中，施工人員使用挖掘機(jī)鏟斗，在鏟斗背面末端，將三組直徑為60 mm的楔形鋼柱連接，其高度一般為25 cm，使用挖掘機(jī)的大小臂和鏟斗之間的液壓系統(tǒng)，對(duì)隧道周圍的圍巖進(jìn)行開挖。通過這種方式進(jìn)行施工，機(jī)械化程度比較高，同時(shí)也具有較大的功效，施工過程中所持續(xù)的時(shí)間較短，對(duì)圍巖的穩(wěn)定性具有極大幫助。

4 結(jié)語

大斷面濕陷性黃土隧道施工過程中，需要高度重視支護(hù)施工技術(shù)。如果不能科學(xué)合理選擇施工技術(shù)，可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故發(fā)生。因此，在實(shí)際施工過程中，需要對(duì)不同施工技術(shù)進(jìn)行科學(xué)使用。

[1] 彭小兵.超淺埋濕陷性黃土隧道變形控制與地基加固施工技術(shù)[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新,2015(5):34-36.

[2] 王 華.大斷面黃土隧道施工關(guān)鍵技術(shù)[J].科技資訊,2016(20):47-48.

[3] 沈安樂.濕陷性黃土地區(qū)城市大斷面淺埋暗挖隧道雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工技術(shù)[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013(S2):196-200,203.

[4] 謝前波.淺析大斷面淺埋濕陷性黃土隧道下穿高速公路的沉降控制施工技術(shù)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2014(8):65.

[5] 周傳剛.濕陷性黃土隧道施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù),2013(S1):116-118.

The construction technology of large section collapsible loess tunnel

Guo Xiuli

(ShanxiJinzhongRoadandBridgeConstructionGroupLimitedCompany,Jinzhong030600,China)

From the advanced tubular, initial support, inverted arch construction three aspects, this paper analyzed the construction technology main points of large section collapsible loess tunnel, summarized its main excavation methods, and combining with the actual case, further analyzed the excavation measures, in order to provide reference for future similar engineering.

cross section, collapsible loess, tunnel, support technology

1009-6825(2017)17-0158-02

2017-03-17

郭秀麗(1984- )，女，工程師

U455

A