黃土隧道短臺階仰拱連續施工技術

江 仙 華

(中鐵十局集團西北工程有限公司，陜西 西安　710065)

1　工程概況

蒙華鐵路延安隧道進出口里程DK305+100～DK314+298，全長9 198 m，其中Ⅲ級圍巖6 810 m，Ⅳ級圍巖2 065 m，Ⅴ級圍巖323 m，單洞雙線隧道，隧道最大埋深約為228.30 m。

2　施工方案

為了解決隧道施工開挖過程中存在的問題，提高施工效率，保證施工安全，關鍵是要解決臺階法工序多、施工組織困難、噴射混凝土濕噴手作業空間受限等問題。通過分析地質圍巖情況，現場多次試驗研究，決定改變隧道開挖方法。將隧道Ⅳ級圍巖三臺階法開挖調整為超短兩臺階、仰拱連續開挖施工。隧道上下臺階高度分別調整為6.2 m，4.8 m，臺階長度控制在3 m～4 m，實現了上下臺階、仰拱同時爆破開挖、出渣、同時立架、噴混凝土，對于相同工序集中組織，減少了原三臺階工法的工序重復作業現象，現場施工組織簡單快速。通過隧道施工工序寫實觀察，采用此開挖方法具有工序銜接緊湊、機械利用率高、施工方便、大大縮短了工序循環時間，既能滿足安全步距的要求又加快了隧道施工進度。黃土隧道超短兩臺階、仰拱連續施工具體做法：

1)利用黃土隧道Ⅳ級圍巖自穩能力較好的特性，隧道先開挖上臺階長度控制在3 m～4 m。在開挖下臺階長度控制在6 m～7 m，既滿足人員、機械設備作業空間，又有利于壓縮挖機扒砟時間。2)利用上一循環初期支護及臺階工作面，上、下臺階及仰拱同時進行鉆眼、清孔、裝藥、連線、爆破開挖。3)下臺階兩側開挖時錯開至少2 m～3 m，杜絕造成同榀拱架兩側拱腳同時懸空現象。4)隧道通風后10 min～15 min后，施工環境達到要求后，挖掘機到上下臺階掌子面扒砟，兩臺裝載機配合自卸汽車出砟作業；仰拱出砟后期單獨進行。5)隧道出渣后利用挖掘機將開挖臺架推入上臺階，上臺階由人工在開挖臺架上進行修邊找頂作業，下臺階同時修邊；采用Ⅰ16工字鋼自制的開挖臺架，充分考慮了作業平臺高度及寬度，分上下臺階、左右跨，能同時開展立架，超前小導管、鉆眼施工。6)測量定位后進行掛網，立架、安裝連接筋，并按照設計要求打設超前小導管及鎖腳錨管；同時在上、下臺階利用風鉆打炮眼。7)以上工序完成后報監理驗收合格后，混凝土濕噴機械手進入作業面進行初支噴射混凝土。8)噴射混凝土結束后，依次開始下一循環上下臺階的測量、裝藥、連線、爆破等后續工序作業。9)將仰拱初期支護施工與二襯同時施作，納入臺階法工序管控，及時將支護封閉成環，避免了仰拱開挖工序重復，保證了掌子面連續施工。

3　施工工藝流程及操作要點

3.1　施工工藝流程

施工工藝流程如圖1所示。

3.2　主要工藝操作要點

3.2.1合理選擇臺階高度

參考以往鐵路隧道臺階法施工經驗，基于發揮大型機械化配套施工優勢，減少仰拱單獨開挖對其他工序的施工干擾、提高臺階法施工組織效率等因素選擇上、下臺階帶仰拱一次開挖工法。上臺階主要考慮挖掘機扒砟有效作業，并提高濕噴機械手作業效率，臺階高度確定為6.32 m，立架掛網使用開挖臺架施工；下臺階(帶仰拱)考慮人工施鉆、立拱架操作方便，其臺階高度不宜過高，高度為4.77 m(仰拱中心開挖高度1.82 m)。

3.2.2臺階長度

上、下臺階長度的選擇綜合考慮施工作業空間、爆破后機械扒砟效率，濕噴機械手停放位置及臂長等因素，確定上臺階長度3 m左右,下臺階長度6 m～8 m。下臺階至仰拱棧橋端頭，宜控制在20 m～25 m，以保證機械裝砟、濕噴機械手有充分的操作空間。Ⅳ級圍巖每循環開挖進尺2榀～3榀鋼架間距，同一臺階左右側錯開開挖，杜絕鋼架同時懸空。

3.2.3主要設備機具配置

1)上、下臺階人工手持風鉆孔裝藥，爆破開挖。2)采用一臺挖掘機進行上、下臺階扒渣，另外一臺挖掘機配合兩臺裝載機裝渣，自卸汽車運渣出渣。3)采用一臺濕噴機械手進行噴射混凝土作業。4)仰拱施工采用24 m液壓棧橋，人工配合挖掘機清渣。5)二次襯砌施工采用12 m模板臺車，混凝土罐車配合輸送泵澆筑混凝土。

4　結語

1)黃土隧道Ⅳ級圍巖采用三臺階開挖法施工，綜合月施工能力95 m～110 m。采用超短兩臺階、仰拱連續開挖施工方法，施工進度由原先每天1個～1.5個循環提高至1.5個～2個循環，綜合月施工能力為120 m～150 m，施工進度提高約30%。2)仰拱施工時間縮短，安全風險降低。隧道開挖兩臺階法施工時，仰拱同時和下臺階一次開挖，初支和仰拱同時先后作業，減少仰拱單獨開挖工序，縮短仰拱施工循環時間。3)效益提高。延安隧道原開挖采用三臺階法，后變為兩臺階法帶仰拱開挖連續施工，每月可提高施工進度約30 m，保證了本隧道的施工進度和安全，還提高了作業工效，縮短了工期，取得了很好的社會效益。

參考文獻:

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